(57)【要約】【解決手段】本発明は、カメラ（１６、１８）を用いて記録されている画像を用いて被写体の被写体属性を測定するための方法及び装置に関する。さらに、本発明は、ステレオカメラ（１２）のキャリブレーションパラメータを測定する方法に関する。被写体の被写体属性を測定するため、被写体はカメラを用いて記録された第１の画像の中に定義され、さらに、定義された被写体の輝度が測定される。既定の時間間隔が経過した後の少なくとも毎回、追加の画像がカメラ（１６、１８）を用いて記録される。被写体は追加の画像及び毎回定義され、それぞれの画像の定義された被写体の輝度が測定される。輝度曲線に従い、被写体属性が被写体に割り当てられる。【選択図】図１
2008525776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを用いて記録されている画像を用いて被写体の被写体属性を測定する方法であって、
前記カメラ（１６、１８）を用いて記録された第１の画像の中に、少なくとも１つの被写体が定義され、
前記定義された被写体の輝度が測定され、
少なくとも既定の時間間隔毎に、前記カメラ（１６、１８）を用いて追加の画像が記録され、
前記被写体は、複数の前記追加の画像の各々において定義され、
それぞれの時間毎に、それぞれの画像の前記定義された被写体の輝度が測定され、
被写体属性は輝度の曲線に従って、被写体に割り当てられる測定方法。
【請求項２】
前記輝度曲線を用いて、被写体により放たれた光の１以上の特有な輝度変化が測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１以上の前記輝度変化の曲線は、記録された輝度変化曲線と一致するか検証されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間間隔を用いて、被写体の輝度を測定するためのサンプリングレート（２２Ｈｚ）が生成され、そして好ましくは２つの画像の間の前記時間間隔内で、少なくとも輝度曲線を測定するための追加の画像として用いられない追加の画像が、前記カメラを用いて記録され、画像記録周波数は、好ましくは前記サンプリングレートの倍数であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
被写体の実際の輝度は、２つの画像の間の前記時間間隔により定義されるサンプリングレート（２２Ｈｚ）とは異なる第１の周波数（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）とともに変化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
第１の周波数は、電力供給ネットワークの交流電圧の主周波数、特に１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ、３３  １／３Ｈｚ、又は３３．４Ｈｚの倍であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記被写体は光源であり、前記光源は、交流電圧、特に公衆電力供給ネットワークからの交流電圧を用いて好ましくは駆動され、その電圧は好ましくは５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１６  ２／３Ｈｚ又は１６．７Ｈｚの周波数を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記時間間隔を用いて、前記第１の周波数（１００Ｈｚ／１２０Ｈｚ）よりも低い、前記被写体の前記輝度を測定するためのサンプリングレート（２２Ｈｚ）が生成され、前記サンプリングレート（２２Ｈｚ）を用いて測定された前記輝度曲線は、第３の周波数を有する周期的振幅変化を伴う振動曲線を有し、前記第３の周波数は、前記サンプリングレートよりも低いことを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記周期的振幅変化を伴う前記振動曲線は、サンプリングレート及び第１の周波数から
特にサンプリングレート及び第１の周波数のうねりに起因する振動であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記被写体の前記輝度は、前記被写体画像のグレイスケール値を用いて測定されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記カメラは、前記画像を記録する間、空間においてある速度で動かされることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記測定された輝度曲線に従って、前記被写体が移動物又は静止物であるか測定されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記被写体及び／又は前記輝度は画像解析手段を用いて測定されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
カメラを用いて記録されている画像を用いて被写体の被写体属性を測定するための装置であって、
少なくとも既定の時間間隔で少なくとも１つの被写体の画像を記録するカメラ（１６、１８）を備え、
前記カメラ（１６、１８）を用いて記録された第１の画像の中で少なくとも１つの被写体を定義する手段（１４）を備え、
前記定義された被写体の輝度を測定し、
既定の時間間隔で前記カメラ（１６、１８）を用いて記録された追加の画像の各々の中の前記被写体を定義し、
時間毎に、画像毎の定義された被写体の輝度を測定し、
前記輝度曲線に従って、前記被写体に被写体属性を割り当てる装置。
【請求項１５】
前記手段は、好ましくはＤＳＰを有する制御ユニット（１４）を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記カメラはステレオカメラシステムのカメラ（１６、１８）であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータを決定するための方法であって、
追加の被写体に対するステレオカメラ（１２）の相対的な動きが分析され、
前記ステレオカメラ（１２）によりある間隔で順に少なくとも２回記録される被写体の被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離が毎回測定され、
前記測定された距離を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離における見かけ上の変化が測定され、
前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離における実際の変化が測定され、
距離における見かけ上の変化と距離における実際の変化との差に従って、前記被写体及び／又は追加の被写体に対する追加の距離を測定するための、少なくとも１つのキャリブレーションパラメータが、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて決定される方法。
【請求項１８】
ステレオカメラのキャリブレーションパラメータを決定する方法であって、
追加の被写体に対する前記ステレオカメラ（１２）の相対的な動きが分析され、
前記ステレオカメラにより、ある間隔で順に少なくとも２回記録される前記被写体の被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離が毎回測定され、
前記測定された距離を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の見かけ上の速度が測定され、
前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の実際の速度が測定され、
見かけ上の速度と実際の速度との差に従って、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間、及び／又は前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の追加の距離を測定するための、少なくとも１つのキャリブレーションパラメータが、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて決定される方法。
【請求項１９】
実際の速度は、前記被写体画像の記録の間の時間間隔に渡る前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の前記相対速度の積分により、測定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
互いに対して前記ステレオカメラ（１２）の前記シングルイメージカメラ（１６、１８）の前記光軸（３８、４０）の角度（γ）が、キャリブレーションパラメータとして測定され、前記角度（γ）は、好ましくはピッチ角度０°及びロール角度０°で測定されることを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
キャリブレーションパラメータとして提供される角度（γ）は、このシングルイメージカメラを用いて記録された画像の修正の後に測定され、この修正は実際に測定されたシングルイメージカメラ（１６、１８）のロール及びピッチ角度に従って実行され、前記補正された画像は、それぞれ０°のロール及びピッチ角度を有するシングルイメージカメラ（１６、１８）を用いて記録されている画像に一致することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定された角度（γ）はヨー角度又は既定のヨー角度に対するヨー角度差であって、ヨー角度又はヨー角度差は、射影幾何学により生成された少なくとも１つの等式を用いて計算され、前記測定された角度（γ）は、シングルイメージカメラ（１６、１８）を用いて記録された画像の評価及び／又は分析のための角度として評価ユニット（１４）に記憶されることを特徴とする請求項２０又は２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記ステレオカメラ（１２）のピッチ角度（β）が測定され、前記測定されたピッチ角度（β）は、請求項１７から２２のいずれか１つに記載の方法を実行するときに考慮されることを特徴とする請求項１７から２２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
前記ステレオカメラ（１２）のロール角度（α）が測定され、前記測定されたロール角度（α）は請求項１７から２３のいずれか１つに記載の方法を実行するときに考慮されることを特徴とする請求項１７から２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
距離測定のために、１画像各々がステレオカメラ（１２）のそれぞれのシングルイメージカメラ（１６、１８）により同時に記録され、好ましくは２つのシングルイメージカメラを用いて１組の組画像が記録されることを特徴とする請求項１７から２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
距離と速度との間の関係が、見かけ及び／又は実際の速度の測定において考慮されることを特徴とする請求項１８から２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記測定された画像対応関係に割り当てられた被写体の少なくとも１つの被写体属性が測定され、そして実際の速度又は実際の位置変化がこの被写体属性を用いて測定されることを特徴とする請求項１７から２６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの被写体属性が請求項１から１４のいずれか１つに記載の方法を用いて測定され、特に被写体属性「光源」は交流電圧で駆動され、その結果として被写体は静止物であると見なされることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記被写体の少なくとも１つの被写体属性、特に空間における前記被写体の位置、前記被写体と前記ステレオカメラ（１２）との間又は被写体と評価ユニット（１４）との間の距離が、好ましくはデータネットワーク又は通信ネットワークを用いて前記ステレオカメラ（１２、１４）に送信されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記被写体の前記位置は、次々に撮影されたいくつかの画像に渡って追跡され、見かけ上の速度及び／又は前記被写体の見かけ上の距離が、好ましくは追跡手段を用いて繰り返し測定されることを特徴とする請求項１７から２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
次々に記録されたいくつかの画像が被写体トレース手段、特に追跡手段を用いて分析され、空間における被写体の見かけ上の動き、好ましくは見かけ上の速度ベクトル又は前記被写体の見かけ上の速度又は見かけ上の動作方向が測定されることを特徴とする請求項１７から３０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３２】
空間における前記被写体の実際の速度、及び前記第１及び第２の画像の記録の間の時間を用いて、空間における前記被写体の距離の実際の変化が測定され、そして距離測定結果を用いて測定された距離の見かけ上の変化と距離の実際の変化との差が測定され、前記キャリブレーションパラメータはこの差を用いて決定されることを特徴とする請求項１７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３３】
前記ステレオカメラシステムは少なくとも制御ユニット（１４）及び少なくとも２つのシングルイメージカメラ（１６、１８）を備えることを特徴とする請求項１７から３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記ステレオカメラ（１２）の２以上のシングルイメージカメラ（１６、１８）を用いて同時に記録された第１の被写体画像において、少なくとも１つの画像対応関係が測定され、
前記画像対応関係は被写体に割り当てられ、
前記画像対応関係は、前記被写体を見つけるため、前記ステレオカメラ（１２）の前記シングルイメージカメラ（１６、１８）を用いて同時に記録された第２の被写体画像において測定されることを特徴とする請求項１７から３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータを決定する装置であって、
前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の相対的な動きを分析する制御ユニット（１４）と、
前記ステレオカメラ（１２）は、一定の時間間隔で、次々に少なくとも２回、前記被写体の被写体画像を記録し、
前記制御ユニット（１４）は、前記記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離を毎回測定し、
前記制御ユニット（１４）は、測定された距離を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離の見かけ上の変化を測定し、
前記制御ユニット（１４）は、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離の実際の変化を測定し、
前記制御ユニット（１４）は、距離における実際の変化と距離における見かけ上の変化との差に従って、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間及び／又は前記ステレオカメラ（１２）と少なくとも１つの追加の被写体との間の追加の距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定する装置。
【請求項３６】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータを決定する装置であって、
制御ユニット（１４）は、前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の相対的な動きを分析し、
前記ステレオカメラ（１２）は、一定の時間間隔で、次々に２回以上、前記被写体の被写体画像を記録し、
前記制御ユニット（１４）は、前記記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離を毎回測定し、
前記制御ユニット（１４）は、測定された距離を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離の見かけ上の速度を測定し、
前記制御ユニット（１４）は、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の距離の実際の速度を測定し、
前記制御ユニット（１４）は、実際の速度と見かけ上の速度との差に従って、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間及び／又は前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の追加の距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定する装置。
【請求項３７】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータを決定する方法であって、
ある時点のある点における被写体の実際の位置が測定され、
この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）及び前記被写体との間の見かけ上の距離が、この時点のこの点において前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体の被写体画像を用いて測定され、
この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）の実際の位置が測定され、
この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）の前記被写体との間の実際の距離が、前記測定された実際の距離を用いて測定され、
少なくとも１つのキャリブレーションパラメータが、実際の距離と見かけ上の距離との差に従って決定され、パラメータは、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間及び／又は前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の追加の距離を測定するために用いられる方法。
【請求項３８】
前記被写体の実際の位置が評価ユニット（１４）に送信され、前記送信は好ましくは前記被写体に割り当てられた通信ユニットを用いて行われることを特徴とする請求項１から１３及び１７から３７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３９】
前記被写体の実際の位置、前記ステレオカメラ（１２）の実際の位置、及び／又はある時点の前記点は、衛星利用ナビゲーションシステム（ＧＰＳ）の信号を用いて測定されることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の方法。
【請求項４０】
ある時点のある点における前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の見かけ上の距離が、この時点のこの点において前記ステレオカメラ（１２）により記録された前記被写体の被写体画像を用いて測定され、又は、この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の実際の距離が、前記評価ユニットを用いて、測定された実際の位置及び／又は前記キャリブレーションパラメータを用いて決定されることを特徴とする請求項３８又は３９に記載の方法。
【請求項４１】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータを決定する装置であって、
第１の評価ユニットは、ある時点のある点における被写体の実際の位置を測定し、
第２の評価ユニット（１４）は、この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）により記録された前記被写体の被写体画像を用いて、この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の見かけ上の距離を測定し、
前記第２の評価ユニット（１４）は、この時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）の実際の位置を測定し、
前記第２の評価ユニット（１４）は、測定された実際の位置を用いてこの時点のこの点における前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間の実際の距離を測定し、
前記第２の評価ユニット（１４）は、実際の距離と見かけ上の距離と差に従い、少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定し、そのパラメータは、前記ステレオカメラ（１２）により記録された被写体画像を用いて、前記ステレオカメラ（１２）と前記被写体との間及び／又は前記ステレオカメラ（１２）と追加の被写体との間の追加の距離を測定するために用いられる装置。
【請求項４２】
コンピュータソフトウェアをロードした後に、請求項１から１３、１７から３４、及び／又は３７から４０のいずれか１つに記載されたステップを実行するためにコンピュータシステムを初期化する、エンコードされたフォームの命令及びデータを備えるコンピュータソフトウェア。
【請求項４３】
請求項４２に記載の前記コンピュータソフトウェアのデータを記憶することを特徴とするデータ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオカメラのキャリブレーションパラメータを決定する方法及び装置に関する。ステレオカメラを用いて、被写体の被写体画像は一定間隔で次々に毎回少なくとも2回記録され、そして、毎回ステレオカメラと物の間の距離が測定される。
【０００２】
さらに、本発明は、カメラを用いて記録されている画像を用いて被写体の被写体属性を測定する方法及び装置のみならず、コンピュータソフトウェア及びこのコンピュータソフトウェアを運ぶデータ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
公知のステレオカメラシステムは２つのシングルイメージカメラを備え、それぞれのカメラは、好ましくはＣＣＤセンサ及び固定焦点距離レンズシステム、あるいは、ＣＭＯＳイメージセンサ及びそのようなレンズシステムを備える。好ましくは、シングルイメージカメラはそれぞれ同時に１つの画像を撮影する。これらの画像は好ましくは１つの組画像として参照される。撮影された画像を用いて、双方の画像の中に視認し得る被写体に対する直接距離測定がなされうる。距離を測定するため、カメラパラメータに加え、互いにシングルイメージカメラの光軸の方向を正確に知ることは決定的に重要である。安定した構造は、例えば、２台のカメラが意図された作動状態の下で互いに対する位置をわずかに変えるという手段を用いて選択されうる。その結果として、較正されたシステムに対して長期の安定性が保証される。かなりの空間を占める相対的に複雑な構造に加え、 安定した構造にもかかわらず一方のカメラに対する他方のカメラの位置が変化した結果、測定結果のかなりの測定誤差が、距離測定の間に生じうる。これは、相応の許容範囲にある測定結果を得るために距離測定に対する範囲制限を要求する。安定した構造、並びに測定精度及び範囲の制限のみにより、距離測定は、測定の合間に実行される複雑な較正作業がないステレオカメラシステムを用いて、長時間に渡り実用的に行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、もし高精度及び／又は長距離測定が必要であるならば、ステレオカメラシステムの再調整又は再校正が行われなければならない。カメラシステムの光軸の完全な機械的調整、すなわち、光軸の実際の位置を測定し、そして、これらの実際の位置を、記録された画像の評価におけるキャリブレーションパラメータとして考慮することにより、高精度測定を達成することが可能である。これらの位置は、被写体の距離を測定するための計算アルゴリズムにおいて特に考慮される。ステレオカメラシステムの実現可能性に対する１つの判断基準は、 通常の作業の間に調整及びキャリブレーションに対して作業が要求されないこと、及び障害が発見され、そしてできる限り自動的に除去されることである。
【０００５】
前述の安定した機械的構造を有する公知のステレオカメラのキャリブレーションは、特別なマスター画像を用いて行われ、マスター画像の１つ１つはシングルイメージカメラを用いて撮影される。距離測定を行う間のステレオカメラシステムの高精度を保証するため、このキャリブレーションは環境条件に依存する時間間隔で繰り返されねばならない。キャリブレーション処理の間、 シングルイメージカメラにより記録された複数の画像の中の 一致して突出する二次元被写体画像が測定される。通常、少なくとも９つのそのような一致する被写体画像から、いわゆる基本行列が信頼性のある手段を用いて決定される。この基本行列は、他方に対する２つのカメラの回転行列及び２つのカメラの距離行列を含む。しかしながら、この手段を鑑みると、複数のカメラを用いる、画像の内容物の位置測定は、カメラの解像度に依存する精度を用いてのみ可能である。このように、カメラシステムの超高精度なキャリブレーションは公知の手段を用いても可能ではない。 
【０００６】
さらに、ステレオカメラシステムと観察される被写体との間に相対的な動きがあるとき、他の公知の手段がステレオカメラシステムのセルフキャリブレーションのために用いられる。ステレオカメラシステムのうちの１つのカメラにより記録された一連の画像を用いて、いくつかの画像にわたって追跡される被写体の動きの関係がその合計距離に関して生成され、つまり計算されうる。ステレオカメラシステムの２つのカメラによる一対の画像の中の同じ被写体を測定した結果、誤った距離曲線が測定される。以後、２つの測定値は互いに比較され、その結果、キャリブレーションの誤差角度が推定される。この公知の手段において、それを用いて誤差角度が測定される精度は、カメラによって記録される被写体画像を用いる被写体の位置測定の精度に依存する。 
【０００７】
２つのシングルイメージカメラを備えるステレオカメラシステムの採りうる誤差角度は、図２から５に関連する図に対する以下の記載により詳細に説明される。単純化のため、図２によるカメラ座標系は、シングルイメージカメラの配置及び位置を説明するため、本願において定義され、カメラ座標系は他の座標系に対し任意の位置を有する。しかしながら、シングルイメージカメラのそれぞれの配置及び位置は、他の座標系、例えば世界座標系又は定義された画像座標系に対し表示されうるカメラ座標系における位置は、２つの座標系の他方に対する位置がわかっているならば、世界座標系における位置、あるいは、それぞれ画像座標系における位置に容易に変換される。 
【０００８】
以下の実施形態では、カメラ座標系の座標原点は、第１のシングルイメージカメラの光軸と第１のシングルイメージカメラの画像面との交点に定義される。第１のシングルイメージカメラの光軸は、カメラ座標系のＺ軸として定義される。座標原点から第２のシングルイメージカメラの光軸と交わる点までのベクトルとＺ軸は平面を形成し、その平面上で、Ｚ軸に対して直角に配置されるＸ軸が延びる。Ｙ軸はＺ軸に対して直角に延び、そしてＸ軸に対して直角に延びる。それぞれのカメラの光軸がそれぞれのカメラの画像面と交わる点の間の距離ベクトルはベース幅として参照され、２つのカメラの光軸がそれらの画像面と交わる点がＸ軸上に位置するとき、シングルイメージカメラが値Ｖ＝（ベース幅，０，０）で他方に対しオフセットされて配置される。
【０００９】
そのようなカメラ軸システムは、周囲に関してシングルイメージカメラの位置の独立、つまりベース幅による２つのシングルイメージカメラのオフセットは、Ｘ軸方向に概ね常に向けられるという長所を有する。複数のシングルイメージカメラが、世界座標系においてお互いの上側に直接設けられるとき、カメラ座標系のＸ軸は世界座標系において略垂直に走り、カメラ座標系のＹ軸及びＺ軸は世界座標系において略水平に走る。世界座標系においてカメラ座標系のＸ軸に正確な水平方向が与えられると、カメラ座標系のＹ軸は垂直に走り、Ｚ軸は同様に水平に走る。特に、世界座標系の空間で動く車両にステレオカメラシステムが取り付けられたとすると、そのようなカメラ座標系は、例えば、記録された被写体の距離を測定するために、複数の座標系のお互いに対する位置は連続的に測定される必要がなく、記録画像の評価及び分析において直接考慮される必要がない、という利点を有する。
【００１０】
本出願における角度の定義によれば、シングルイメージカメラがＸ軸に関して回転する角度は、ピッチ角度として参照される。シングルイメージカメラがＺ軸に関して回転する角度は、ロール角度として参照される。シングルイメージカメラがＹ軸に関して回転する角度は、ヨー角度として参照される。
【００１１】
ロール角度、ピッチ角度、及びヨー角度は、同じ名称を有する飛行機の位置確認において用いられる角度に、略一致する。
【００１２】
ピッチ角度及びロール角度は一対の画像を分析することにより測定される。少なくとも２つの画像対応関係、すなわち、２つの突出した対応関係は、２つのカメラを用いて同時に記録される画像において測定される。カメラを用いて記録された画像におけるこれらの画像対応の位置に基づいて、プリセットピッチ角度及びプリセットロール角度からの偏差が測定され、プリセット角度値は、画像補正及び／又は画像解析のために測定された偏差を用いて補正される。このように、偏差はピッチ角度誤差及びロール角度誤差を示す。しかしながら、特にヨー角度誤差又はヨー角度が容易に測定されうる、測距に用いられるステレオカメラのキャリブレーションパラメータを用いる手段及び装置は知られていない。
【００１３】
ステレオカメラのためのキャリブレーションパラメータが単純な手段で決定される方法及び装置を特定することが本発明の目的である。さらに、画像を用いて被写体の少なくとも１つの被写体属性を測定する手段を用いて方法及び装置が特定される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の側面によれば、この目的は、カメラによって記録された画像を用いて被写体の被写体属性を測定するために請求項１に示された方法により解決される。本発明の有利な成果は、従属する請求項において与えられる。
【００１５】
被写体属性を測定するための本発明による方法を用いることにより、カメラを用いて記録された被写体画像の輝度曲線が解析される。好ましくは、少なくとも１つの輝度曲線が解析され、評価される。
【００１６】
本発明による方法を用いて、例えば、被写体が、静止していると仮定されうる、交流電圧で作動する光源であるか否か決定される。その結果、ステレオカメラと被写体との間の実際の相対速度は、例えば世界座標系において、ステレオカメラの絶対速度を測定することにより測定される。
【００１７】
本発明の第２の側面は、カメラを用いて記録されている画像を用いて、被写体の被写体属性を測定するための装置に関する。装置は、少なくとも予め定められた間隔で、少なくとも１つの被写体の画像を記録するカメラを備える。さらに、装置は、カメラを用いて記録された第１の画像の中の少なくとも１つの被写体を測定する方法と、測定された被写体の輝度を測定する方法を備える。さらに、方法は、予め定められた間隔でカメラを用いて記録された複数の追加画像のそれぞれにおいて被写体を測定し、毎回測定された被写体の輝度を測定する。さらに、方法は、輝度曲線に依存する被写体に、被写体属性を与える。
【００１８】
本発明による装置は、被写体の少なくとも１つの被写体属性を容易に測定する。被写体属性は、カメラを用いて記録された画像データの更なる処理のために、容易に用いられる。例えば、被写体属性は、装置のカメラが属するステレオカメラの較正動作を行うために用いられ得る。
【００１９】
本発明の第３の側面は、ステレオカメラ及び追加の被写体のお互いに対する相対的な動きが分析される、ステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定する方法に関する。ステレオカメラにより一定間隔で次々に少なくとも２回記録される被写体の被写体画像を用いて、ステレオカメラと被写体との間の距離が毎回測定される。測定された距離を用いて、ステレオカメラと被写体の間の距離における見かけ上の変化が測定される。ステレオカメラと被写体との間の距離における実際の変化は、ステレオカメラの距離測定システムから独立するシステムを用いて測定される。例えば、距離における実際の変化は、この独立システムにより一片の情報という形態で提供される。実際の距離の変化から見かけ上の距離の変化のかい離によって測定される、被写体及び／又は追加の被写体との更なる距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータは、ステレオカメラにより記録された被写体画像を用いて決定される。 
【００２０】
そのような本発明による方法を用いると、正確な距離測定のためのキャリブレーションパラメータは非常に容易に決定され、その結果、ステレオカメラが非常に正確に与えられた既知のピッチ及びロール角度を自動的に補正しうる。その結果、例えばステレオカメラシステムが統合された車両が動いている間、ステレオカメラのオンザフライ較正が実行される。
【００２１】
本発明による第４の側面は、その中で追加の被写体に関するステレオカメラの相対的な動作が分析される、ステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定するための方法に関する。ステレオカメラを用いて一定間隔で次々に少なくとも２回記録される被写体の被写体画像を用いて、ステレオカメラと被写体との間の距離が毎回測定される。測定された距離に基づいて、ステレオカメラと被写体の間の距離における見かけ上の速度が測定される。ステレオカメラと被写体との間の実際の速度は、ステレオカメラの距離測定システムから独立するシステムを用いて測定される。実際の速度からの見かけ上の速度の逸脱によって測定される、ステレオカメラと被写体との間、及び／又はステレオカメラと追加の被写体との間の更なる距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータは、ステレオカメラにより記録された被写体画像を用いて決定される。
【００２２】
本発明の方法によれば、正確かつ厳密な距離測定のためのキャリブレーションパラメータは非常に容易に決定される。ステレオカメラを用いて記録された被写体画像は、決定されたキャリブレーションパラメータに従い、前述のように分析され、そして評価される。既知のピッチ及びロール角度が与えられると、ステレオカメラはキャリブレーションパラメータを決定することにより、非常に正確に自動的に較正され得る。
【００２３】
本発明による第５の側面は、その中で制御ユニットがステレオカメラと追加の被写体との間の相対的な動きを分析する、ステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定するための装置に関する。ステレオカメラは、時間間隔において交互に少なくとも２回、被写体の被写体画像を記録する。記録された被写体画像を用いて、制御ユニットはステレオカメラと被写体との間の距離を毎回測定する。測定された距離を用いて、制御ユニットは、ステレオカメラと被写体の間の距離における見かけ上の変化を測定する。ステレオカメラの距離測定システムとは独立であるシステムを用いて、制御ユニットは、ステレオカメラと被写体の間の距離における実際の変化を測定する。距離の実際の変化から距離の見かけ上の変化のかい離が測定されると、制御ユニットは、ステレオカメラにより記録された被写体画像を用いて、ステレオカメラと被写体との間、及び／又はステレオカメラと追加の被写体との間の更なる距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定する。
【００２４】
本発明の装置によれば、それを用いてステレオカメラに対する被写体の正確な距離が測定されるキャリブレーションパラメータが容易に決定される。キャリブレーションパラメータを決定することにより、ステレオカメラを備えるステレオカメラシステムは、単純な方法で自動的に非常に正確に較正されうる。好ましくは、ステレオカメラのシングルイメージカメラのピッチ角度及びロール角度は、キャリブレーションパラメータが決定される前に測定される。 
【００２５】
本発明による第６の側面は、その中で制御ユニットがステレオカメラと追加の被写体との間の相対的な動きを分析するステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定するための装置に関する。ステレオカメラは、時間間隔において交互に少なくとも２回、被写体の被写体画像を記録する。記録された被写体画像を用いて、制御ユニットはステレオカメラと被写体との間の距離を測定する。測定された距離を用いて、制御ユニットは、ステレオカメラと被写体との間の見かけ上の速度を測定する。制御ユニットは、ステレオカメラと被写体との間の実際の速度を、ステレオカメラの距離測定システムから独立するシステムを用いて測定する。実際の速度と見かけ上の速度とのかい離が測定されると、制御ユニットは、ステレオカメラにより記録された被写体画像を用いて、ステレオカメラ１２と被写体との間、及び／又はステレオカメラ１２と追加の被写体との間の更なる距離を測定するための少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定する。
【００２６】
本発明の装置によれば、キャリブレーションパラメータは非常に容易に決定され、ステレオカメラと被写体との間の距離がキャリブレーションパラメータにより測定される。特に、ステレオカメラのシングルイメージカメラにおけるお互いに対する既知のピッチ及びロール角度が与えられると、ステレオカメラシステム全体は自動的に非常に正確に較正されうる。
【００２７】
本発明による第７の側面は、内部でこの瞬間に被写体の正確な位置を測定する、ステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定するための方法に関する。ステレオカメラと被写体との間の見かけ上の距離は、ステレオカメラによってこの瞬間に記録される被写体の被写体画像を用いて、まさにこの瞬間に測定される。この瞬間のステレオカメラの実際の位置が測定される。さらに、まさにこの瞬間のステレオカメラと被写体との実際の距離は、測定された実際の位置を用いて測定される。実際の距離と見かけ上の距離との偏差に従って、少なくとも１つのキャリブレーションパラメータが決定され、つまり、キャリブレーションパラメータは、ステレオカメラによって記録された被写体画像を用いて、ステレオカメラと被写体、及び／又はステレオカメラと追加の被写体との間の更なる距離を測定することに役立つ。
【００２８】
本発明による方法を用いて、距離の正確な測定のためのキャリブレーションパラメータは、いわゆるオンザフライ較正が可能された結果として、単純な手段で、自動的に決定されうる。
【００２９】
本発明による第８の側面は、内部で第１の評価ユニットがこの瞬間に被写体の正確な位置を測定する、ステレオカメラのためにキャリブレーションパラメータを決定するための装置に関する。第２の評価ユニットは、この瞬間のステレオカメラと被写体との間の見かけ上の距離を、ステレオカメラによってこの瞬間に記録される被写体の被写体画像を用いて、測定する。第２の評価ユニットは、この瞬間のステレオカメラの実際の位置を測定する。第２の評価ユニットは、この瞬間のステレオカメラと被写体との実際の距離を、測定された実際の位置を用いて測定する。さらに、第２の評価ユニットは、実際の距離と見かけ上の距離との偏差に従って、少なくとも１つのキャリブレーションパラメータを決定する。キャリブレーションパラメータは、ステレオカメラにより記録された被写体画像を用いて、ステレオカメラと被写体との間、及び／又はステレオカメラと追加の被写体との間の更なる距離を測定するために役立つ。
【００３０】
本発明の装置によれば、この手段で較正されたカメラシステムが、ステレオカメラと被写体との距離を正確に測定する結果として、ステレオカメラシステムを較正するためのキャリブレーションパラメータは容易に決定されうる。そのような装置は、時にステレオカメラのオンザフライ較正に適する。
【００３１】
本発明の更なる側面は、本発明の第１、２、３、及び／又は第７の側面といった一連の方法を制御するためのコンピュータプログラムに関し、同様に、ソースコード及び／又はコンパイルされたコンピュータプログラムのソースコードを記憶するためのそれぞれのデータ媒体に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明をより理解するため、以下、図面に示され、及び明確な専門用語を用いて説明される好ましい実施形態に対して参照がなされる。しかしながら、示された本発明の更なる応用のみならず、説明された装置及び／又は方法にそのような変形及び更なる改良は、いわゆる当業者にとってありふれた現在又は将来の専門的な知識としてみなされるため、これにより本発明の範囲は制限されないことが指摘される。本発明の実施形態は図において示される。
【００３３】
図１において、ステレオカメラ１２並びに制御及び評価ユニット１４を備えるステレオカメラシステムがその中に設けられる自動車１０が示される。ステレオカメラ１２は、進行方向Ｐ１に対し略横方向に、多少の距離を置いて互いに隣り合って配置される、２つのシングルイメージカメラ１６、１８を備える。カメラ１６、１８の光軸は、カメラ１６、１８を用いて自動車１０の前方の領域が撮像されるように方向を合わせられる。カメラ１６、１８の光軸は、好ましくは、互いに対しヨー角度を有する。
【００３４】
他の実施形態において、カメラ１６、１８の２つの光軸は、互いに関し正確に平行に向けられる。カメラ１６、１８は、自動車１０の前方にある、おおよそ同じ周辺の単一画像をそれぞれ同時に記録し、好ましくは、光電子変換器、特にＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサ、及び固定焦点距離レンズシステムを有する。ステレオカメラ１２は、自動車１０の内部バックミラーの区域に配置され、カメラ１６、１８は、自動車１０の前方に描かれる周辺領域を撮像可能にするため、自動車１０のフロントガラスを通じて自由な視界を有する。
【００３５】
ステレオカメラ１２は、好ましくは第１のデータバス２０を介して制御及び評価ユニット１４に接続される。カメラ１６、１８を用いて記録された画像の画像データは、データバス２０を介して制御ユニット１４に送信され、そこで評価される。このデータバス２０は、好ましくはＩＥＥＥ規格に従うファイヤワイヤバス又はＬＡＮである。好ましくは車両統合データバスであって、自動車１０の更なる制御ユニット及びセンサに接続される、第２のデータバス２１が設けられる。このデータバス２１は、例えばＣＡＮバスである。自動車１０はさらにナビゲーションシステムのための受信及び評価ユニット２２、好ましくは衛星利用ナビゲーションシステムを有する。そのような衛星利用ナビゲーションシステムは、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。
【００３６】
自動車１０は、無線通信ネットワークのための送信及び受信ユニット２４、好ましくはデータを送信するための無線ネットワークを更に有する。そのような通信ネットワークは、例えばＧＳＭネットワーク（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、アドホック無線ＬＡＮ、ブルートゥースネットワーク、又は他の通信ネットワークである。この通信ネットワークを経由し、自動車１０の自らの位置、及び他の車両、特に他の自動車に対する速度が送信及び受信ユニット２４を介して送信され、他の車両、好ましくはシングルイメージカメラ１６、１８の撮像領域の中にある車両の位置及び／又は速度が受信される。特に、伝達された情報、すなわち送信及び受信された情報は、好ましくは原子時計の時間を有する、タイムスタンプを含む。タイムスタンプを生成する時間は、自動車１０に設けられる衛星利用ナビゲーションシステムの受信・評価ユニット２２、及び無線通信ネットワークを介して自動車１０と通信する他の車両に設けられる衛星利用ナビゲーションシステムの受信・評価ユニットを用いて好ましくは決定される。
【００３７】
衛星利用ナビゲーションシステムの受信・評価ユニット２２及び送信・受信ユニット２４は、内部データバス２１を介してステレオカメラシステムの制御・評価ユニット１４に同様に接続される。このように、通信ネットワークを介して、例えば接近する車両の位置が正確に測定される。空間における自らの位置の認識により、ステレオカメラシステムを用いてなされる距離測定が自動車１０と接近車両との間の距離が同じとなるか否かが検証されうる。同じでない場合、キャリブレーションパラメータ、例えば補正値が決定される。特に、この手段により、距離測定にとって決定的に重要なヨー角度が測定され、できる限り補正される。
【００３８】
図１０を参照して以下説明されるように、特にそれぞれのシングルイメージカメラ１６、１８のロール角度及びピッチ角度は、シングルイメージカメラ１６、１８を用いて記録されるいくつかの単一の画像を用いて測定されうる。交通灯、交通標識、または建築物といった静止物は、同様に、通信ネットワークを介し、自動車１０の送信・受信ユニット２４に自らの位置を送信する。そして、例えば、シングルイメージカメラ１６、１８の光軸の間のヨー角度は、シングルイメージカメラ１６、１８を用いて既定の間隔でそれぞれ同時に記録されている少なくとも２つの画像に渡る静止物の被写体追跡を用いて測定され、そしてこのようにして既定のヨー角度が修正される。
【００３９】
あるいは、カメラ１６、１８を用いて記録される被写体は、追跡手段によりいくつかの画像に渡って追跡される。被写体の輝度の変化量は、既定の画像周波数で少なくとも１つのカメラ１６、１８を用いて同様に記録され、このサンプリングは、図１３から１８を参照して以下より詳細に説明されるように、画像周波数、すなわち各々サンプリングレートを用いてサンプリングされた輝度曲線の信号を生成する。その結果として、例えば、被写体が公知の電源供給ネットワークの周波数を有する交流電圧で動かされる光源であるか否かが決定されうる。
【００４０】
この被写体属性に基づいて、関連する光源が静止物であることを高確率で仮定する。その結果として、被写体の位置は静止していると見なされうる。被写体の位置、すなわち自動車１０に対する被写体の距離は、衛星利用ナビゲーションシステム又は外部で速度を検出する他の速度測定装置を用いて検出される静止物と自動車１０との間の相対速度を用いて、数回検出されうる。
【００４１】
他の実施形態において、静止物は、自動車１０の位置及び被写体に対するその相対速度を取得する測定装置を同様に備える。そのような測定システムは、例えばレーダ又はソナーシステムである。測定されたデータは、その後、通信ネットワークを介して自動車１０の送信・受信ユニット２４に伝送される。この被写体に対するステレオカメラ１２の距離が数回にわたり測定されるため、この情報を用いて、ステレオカメラのヨー角度がまた測定される。
【００４２】
ステレオカメラ１２、制御・評価ユニット、同様に衛星利用ナビゲーションシステムのための受信・評価ユニット２２、同様に通信ネットワークのための送信・受信ユニット２４の配置は、図１に単なる概要及び例示として示される。これらもまた、自動車１０の適切な位置に設けられうることが明らかである。例えば、ステレオカメラ１２は前方空間２６、例えば自動車１０のヘッドライトの中央に設けられうる。加えて、又は代わりに、ステレオカメラシステムの制御・評価ユニット１４に同様に接続される、更なるステレオカメラ２８が自動車１０の後部に設けられる。ステレオカメラ２８は、自動車１０の中であって、その後部ガラスの後ろに配置される。ステレオカメラ２８の２つのシングルイメージカメラは、自動車１０の後ろの空間を撮像し、自動車１０の後ろの被写体に対する距離を測定する。特に、ステレオカメラ２８を用いて、自動車１０に対して移動する被写体の被写体追跡、好ましくは自動車１０への車両の接近が記録されうる。自動車１０の主な進行方向は、参照記号Ｐ１を付された矢印で示される。
【００４３】
図２において、ステレオカメラ１２のシングルイメージカメラ１６、１８は、立体図で概略的に図示される。同一の要素は、同一の参照記号を有する。この概略図では、不可視の線が実線で同様に示される。カメラ１６のレンズシステムは参照番号３０を有し、カメラ１８のレンズシステムは参照番号３２を有する。カメラ１６の光軸は参照番号３８を有し、カメラ１８の光軸は参照番号４０を有する。カメラ１６は第１のシングルイメージカメラとして参照され、カメラ１８は第２のシングルイメージカメラとして参照される。
【００４４】
単純化のため、シングルイメージカメラ１６、１８、特にシングルイメージカメラ１６、１８の光軸の配置及び位置を互いに特定するための直交カメラ座標系が参照される。すなわちそのカメラ座標系の軸は図２においてＸ、Ｙ、Ｚ軸として参照される。カメラ座標系は他の座標系に対し任意の位置を有する。しかしながら、シングルイメージカメラ１６、１８のそれぞれの配置及び位置は、他の座標系、例えば世界座標系又は定義された画像座標系を参照して特定されうる。カメラ座標系における位置は、２つの座標系の他方に対する位置がわかっているとき、世界座標系における位置、あるいは、それぞれ画像座標系における位置に容易に変換される。そのようなカメラ座標系は、制御・評価ユニット１４によりステレオカメラ１２を用いて画像を評価するために用いられる。
【００４５】
カメラ座標系の座標原点は、第１のシングルイメージカメラ１６の光軸３８と第１のシングルイメージカメラの画像面３４との交点に定義される。第１のシングルイメージカメラ１６の光軸３８は、カメラ座標系のＺ軸として定義される。座標原点から第２のシングルイメージカメラ１８の光軸４０と交わる点までのベクトルとＺ軸は平面を形成し、その平面上で、Ｚ軸に対して直角に配置されるＸ軸が延びる。Ｙ軸はＸ軸に対して直角に延び、そしてＺ軸に対して直角に延びる。 
【００４６】
図２の実施形態において、第２のシングルイメージカメラ１８の光軸がその画像面と交わる点は、カメラ座標系のＸ軸上に位置する。それぞれのカメラ１６、１８の光軸３８、４０がそれぞれのカメラの画像面３４、３６で交わる点の間の距離は、ベース幅として参照され、これらの交点が図２による実施形態におけるようにＸ軸上に位置するとき、シングルイメージカメラ１６、１８が値Ｖ＝（ベース幅，０，０）によりオフセットされて配置される。
【００４７】
第１のシングルイメージカメラ１６の光軸３８とＺ軸との一致により、シングルイメージカメラの光軸３８、４０のお互いに対する相対位置の測定は、大幅に簡易化される。さらに、このカメラ座標系を用いて、他の座標系との従属関係が回避される。シングルイメージカメラ１６、１８が、世界座標系において水平面に互いに直接隣接して設けられるとき、カメラ座標系のＸ軸及びＺ軸は世界座標系において略水平に走り、カメラ座標系のＹ軸は略垂直に走る。特に、ステレオカメラシステムが世界座標系という三次元空間で動く車両１０に取り付けられたとき、そのようなカメラ座標系は、例えば、記録された被写体との距離の測定において、複数の座標系のお互いに対する位置は連続的に測定される必要がなく、記録画像の評価及び分析において直接考慮される必要がない、という利点を有する。
【００４８】
被写体の測定に対して非常に重要である角度は、以下のように定義される。
ロール角度は、シングルイメージカメラがＺ軸に関して回転する角度である。そのような回転は、図２において矢印Ｐ２により示される。カメラ座標系の定義を用いると、第１のシングルイメージカメラ１６はロール角度０°を有する。０°から逸脱する第２のシングルイメージカメラ１８の角度位置は、ステレオカメラ１２のロール角度誤差又はロール角度である。
ピッチ角度は、シングルイメージカメラがＸ軸に関して回転する角度である。そのような回転は、図２において矢印Ｐ４により示される。カメラ座標系の定義を用いると、第１のシングルイメージカメラ１６はピッチ角度０°を有する。０°から逸脱する第２のシングルイメージカメラ１８の角度位置は、ステレオカメラ１２のピッチ角度誤差又はピッチ角度である。
ヨー角度は、シングルイメージカメラがＹ軸に関して回転する角度である。そのような回転は、図２において矢印Ｐ３により示される。カメラ座標系の定義を用いると、第１のシングルイメージカメラ１６はヨー角度０°を有する。０°から逸脱する第２のシングルイメージカメラ１８の角度位置は、ステレオカメラ１２のヨー角度誤差又はヨー角度である。
【００４９】
カメラ座標系は好ましくは右手系座標系であり、右手座標系における角度方向を参照するためのロール角度、ピッチ角度、及びヨー角度に関する角度情報を有する。ロール角度、ピッチ角度、及びヨー角度は、同様に参照される、飛行機の位置確認において用いられる角度に、略一致する。また、シングルイメージカメラ座標系は各々設けられ、シングルイメージカメラ座標系の軸の位置は互いに関して分析される。
【００５０】
さらに、ステレオカメラ１２のシングルイメージカメラ１６、１８を用いて同時に撮影された画像は一組の組画像として参照される。
【００５１】
図３において、図２によるシングルイメージカメラ１６、１８は、自動車１０のフロントガラスを介した正面図に図示される。シングルイメージカメラ１８は、カメラ１６に対し、Ｚ軸周りにロール角度αを回転されて配置される。ステレオカメラ１２のロール角度αは、画像解析・評価手段を用いて測定され、次の画像処理及び画像解析において考慮される。 
【００５２】
図４において、カメラ１６、１８の側面図が図示される。第１のシングルイメージカメラ１６のピッチ角度は、カメラ座標系の定義により０°と測定される。その結果、第２のシングルイメージカメラ１８はピッチ角度βを有する。シングルイメージカメラ１６、１８により記録された一組の組画像を用いて、シングルイメージカメラ１８のピッチ角度βが測定され、その後更なる画像の処理及び分析において考慮される。
【００５３】
世界座標系においてシングルイメージカメラ１６、１８が互いに水平方向に隣接するように配列されると、シングルイメージカメラ１８は、シングルイメージカメラ１６を用いて撮像された範囲の少なくとも下方の範囲を撮像する。その結果、シングルイメージカメラ１６及び１８を用いて撮像された範囲、すなわちシングルイメージカメラ１６、１８を用いて記録された画像は互いに完全に一致しない。 
【００５４】
図５において、光軸３８、４０を有するステレオカメラ１２のシングルイメージカメラ１６、１８は、カメラ座標系のＸ−Ｚ平面上の平面図に図示される。第１のシングルイメージカメラ１６のヨー角度は、カメラ座標系の定義により０°ということになる。第２のシングルイメージカメラ１８はＹ軸周りに回転することによるヨー角度γを有する。
【００５５】
ピッチ角度及びロール角度が０°となるとき、光軸３８、４０はヨー角度γで互いに交わる。第２のシングルイメージカメラ１８のヨー角度γは、既に述べたように、ステレオカメラ１２のヨー角度誤差又はヨー角度として参照される。 
【００５６】
明確にする目的のため、光軸３８がシングルイメージカメラ１８の画像記録領域３６との交点で光軸４０と交差するように、光軸３８は平行に移動されている。平行に移動された光軸３８は３８’として参照される。光軸４０、３８’はヨー角度γを形成し、シングルイメージカメラ１６、１８の光軸３８、４０はヨー角度γを回転して設けられる。正確な距離測定のため、すなわちシングルイメージカメラ１６、１８を用いて記録される被写体の距離を正確に測定するため、正確なヨー角度γの認識が絶対に必要である。
【００５７】
図６は、時間Ｔ０からＴ１０に渡る各点でのステレオカメラ１２に向けて接近する間の被写体の位置を、点を用いて図示する。ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８は、画像を同時に記録し、点として図示される各時間の被写体は、その画像の中で特定される。２つの画像を用いて、カメラ１６、１８の既定のピッチ、ロール及びヨー角度、被写体の距離が時間Ｔ０からＴ１０に渡り、各点で測定される。ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８は、０．０４５４５・・・秒間隔、すなわち各々２２Ｈｚの画像反復周波数で２組の画像を撮影し、その組画像を用いて距離が測定される。
【００５８】
しかしながら、図６による被写体は、一定の速度でステレオカメラ１２に実際に接近する。しかしながら、２組の組画像の間、つまり時間Ｔ０からＴ１０における２つの点の間の被写体によって、見かけ上踏破される距離は、時間Ｔ０からＴ１０における２つの点の間の被写体とステレオカメラ１２との距離が毎回同じであるにもかかわらず、毎回短くなる。同時に２つの点の間の被写体によって踏破される距離は、被写体の上に示される矢印を用いて図示される。実際に踏破される距離と、時間Ｔ０からＴ１０におけるそれぞれの点の間においてステレオカメラ１２を用いて測定される被写体が踏破する距離との誤差は、誤って既定されたヨー角度γに保存されねばならない。図６において、より小さなヨー角度γが、カメラ１６、１８の光軸３８、４０の間に実際に存在するヨー角度γと比較するように記録された画像の評価のために予め定められる。
【００５９】
図７において、Ｔ０からＴ１０までの時間における各点においてステレオカメラ１２に向けて接近する間の被写体の位置は、正確に既定されたヨー角度γで図示される。ステレオカメラシステムは、時間Ｔ０からＴ１０までの２つの点それぞれの間で、同じ距離がステレオカメラ１２と被写体との間に渡ることを測定する。これは、カメラ１２に向けた被写体の実際の接近に対応する。
【００６０】
図８において、Ｔ０からＴ１０までの時間における各点においてステレオカメラ１２に向けて接近する間の被写体の位置は、予め定められた大きすぎるヨー角度γを用いて図示される。予め定められた大きすぎるヨー角度γの結果として、カメラ１２に向けた被写体の接近の間に踏破される距離は、ステレオカメラ１２から被写体までの実際に踏破される距離と比較して長い距離が与えられたとすると、短く測定される。実際に踏破される距離は、図７において正確に図示される。
【００６１】
時間Ｔ０からＴ１０における２つの点の間には、常に同じ時間量、例えば０．０４５４５・・・秒が存在する。図６によれば、小さすぎる一組のヨー角度γの場合、時間Ｔ０からＴ１０における２つの点の間で測定される、被写体とステレオカメラ１２との踏破される距離は、被写体とステレオカメラ１２との間の距離を増加させながら増加し、そして、図８に従い大きすぎる一組のヨー角度γを考慮すると、ステレオカメラ１２と被写体との間の距離を増加しながら、踏破される測定された距離が小さくなることは、図６から８により明らかである。
【００６２】
図９では、測定された見かけ上の距離と、図６から８に従いステレオカメラ１２に向けた被写体の見かけ上の接近速度との関係が、表に図示される。ここに図示されたグラフは、参照記号として図６から８のそれぞれの図の記号を有する。図９から、カメラ１６、１８を用いて記録された画像の評価のために、誤って既定されたヨー角度γの結果として、不正確に測定された接近速度の原理が明らかとなり、その原理は既に図６から８に関連して既に説明されている。
【００６３】
図７に従い正確な一組のヨー角度を前提として、見かけ上の、つまり測定された接近速度は、被写体とステレオカメラ１２との間の実際の接近速度に一致する。接近速度は、常に１に等しい。ヨー角度γが小さすぎに設定される場合、被写体の見かけ上の接近速度は、距離を増加させながら誤差を増加させる結果として、見かけ上の距離を増加させながら増加する。図８により大きすぎる既定のヨー角度γを考慮すると、被写体とステレオカメラ１２との間の距離を増加しながら、ますます低くなる見かけ上の接近速度がステレオカメラシステムを用いて測定される。
【００６４】
図１０において、ステレオカメラ１２のピッチ角度及びロール角度のための補正値を測定するためのフローチャートが図示される。ステップＳ１０において、シーケンスが開始される。その次に、ステップＳ１２において、１つの画像それぞれが、ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８を用いて同時に記録される。その後、ステップＳ１４において、少なくとも２つの画像の対応が双方の画像において定義される。より正確には、代替のシーケンスにおいて、２以上の画像の対応が、好ましくは少なくとも５つの対応が双方の画像に定義される。実際には、２から１０の画像の対応が有利であることがわかる。
【００６５】
その後、ステップＳ１６において、射影幾何に由来する計算ステップを用いて、既定のピッチ角度β及びロール角度αに対する補正値の算定が行われる。ピッチ角度β及びロール角度αに対してこの手段で測定される値は、ピッチ角度β及びロール角度αに対する新しい既定値として、ステレオカメラシステムの制御・評価ユニット１４に記憶され、さらに記録される画像の次の評価、特に記録された組画像を用いた距離測定において考慮される。その後、シーケンスはステップＳ１８において終了する。図１０に関連して説明されたシーケンスは、好ましくは反復して、例えば一対の画像を記録した後毎に実行される。
【００６６】
図１１において、ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８の間の正確なヨー角度γを測定するためのフローチャートが図示される。シーケンスはステップＳ２０において開始される。その次に、ステップＳ２２において、第１の画像が、ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８のそれぞれを用いて同時に撮影される。既定の時間、特に０．０４５４５・・・秒が経過した後、少なくとも第２の画像がカメラ１６、１８のそれぞれを用いて記録される。ステップＳ２６において、第１の画像の記録と第２の画像の記録との間の空間におけるステレオカメラ１２の正確な位置の変化が測定される。例えば、位置におけるこの変化は、衛星利用ナビゲーションシステム、及び／又はステレオカメラシステム１２が固定される自動車１０の速度測定システムにより提供される速度測定値を用いて測定される。
【００６７】
ステップＳ２８において、ステレオカメラシステムの制御・評価ユニット１４は、第１の画像における少なくとも１つの画像対応関係を測定する。画像対応関係は、好ましくは画像評価・画像分析手段を用いて測定される。その後、ステップＳ３０では、画像対応関係が割り当てられる、被写体の被写体属性が測定される。被写体属性の測定は、例えば、カメラ１６、１８を用いて記録された被写体の画像の輝度曲線をサンプリングし、そしてサンプリングされた輝度曲線を、突出した対応関係に関し既定の輝度曲線と比較する手段を用いて行われる。その結果として、例えば、被写体が電源供給ネットワークの交流電圧を電力源とした光源又は灯火であるか否かが確認されうる。
【００６８】
この被写体属性に基づいて、例えば、測定された被写体が静止物、すなわち静止した光源であることが次の処理に対し仮定される。その後ステップＳ３２において、被写体の測定された被写体属性が更なるシーケンスに対して適切な方式で用いられるか否かが確認される。適切でない場合には、ステップＳ３４において、第１の画像の少なくとも１つの更なる画像対応関係が定義される。その後、ステップＳ３０で再度、ステップＳ３４でその後測定される画像対応関係が割り当てられる、被写体の被写体属性が測定される。
【００６９】
測定された被写体属性が次の処理に対して有用と思われるとステップＳ３２で決定された場合、その後ステップＳ３６において、空間における被写体の実際の速度が測定される。測定された被写体が静止物であると被写体属性から判断されるならば、空間における被写体の速度は０ｍ／ｓである。あるいは、空間における被写体の速度と同様に被写体の属性は、双方ともに、通信ネットワークを介してこの被写体と好ましくは接続される通信装置により、又は追加の独立した測定装置により、測定され、自動車１０に送信される。その後、ステップＳ３８において、同じ画像対応関係が第２の画像において測定される。そして、ステップＳ４０において、空間における被写体の適切な位置における見かけ上の変化が測定される。ステップＳ３２において、その後、ヨー角度γが測定され、適切な位置における見かけ上の変化は、実際の速度から測定される適切な位置における実際の変化と一致する。その後、シーケンスはステップＳ４４において終了する。
【００７０】
あるいは、ステップＳ４０において、空間における被写体の見かけ上の速度が測定される。その後、ステップＳ４２において、その角度で見かけ上の速度が実際の速度に一致する、ヨー角度が測定される。測定されたヨー角度γはステレオカメラシステムを較正あるいは調整するためのキャリブレーションパラメータとして取り扱われる。較正のため、測定されたヨー角度は、ステレオカメラ１２と更なる被写体との間の距離の測定でステレオカメラ１２を用いて記録された画像の評価において用いられる。
【００７１】
図１２において、ステレオカメラ１２のカメラ１６、１８のヨー角度γを測定するための図１０に示される処理に対する代替の処理が図示される。シーケンスはステップＳ５０において開始される。次に、ステップＳ５２において、毎回第１の画像、すなわち第１の組画像がステレオカメラシステムのカメラ１６、１８を用いて同時に記録される。その後、ステップＳ５４において、既定の時間間隔で、いくつかの組画像がカメラ１６、１８により順に記録される。そして、ステップＳ５６において、その時間間隔で空間におけるステレオカメラ１２の適切な位置における実際の変化が測定される。 
【００７２】
ステップＳ５８において、少なくとも１つの画像対応関係が第１の画像において測定される。その後、ステップＳ６０では、測定された画像対応関係が割り当てられる被写体の被写体属性が、順に記録されたいくつかの組画像を用いて測定される。そして、ステップＳ６２において、測定された被写体属性が更なる処理に適しているか否か、すなわちステレオカメラ１２、又はカメラ１８それぞれの実際のヨー角度γが、被写体を用いて測定されるか否かが検証される。適切でない場合には、その後、ステップＳ６４において、記録された画像において少なくとも１つの画像対応関係が定義され、処理はステップＳ６０において継続される。
【００７３】
しかしながら、ステップＳ６２において、被写体属性が更なる処理に適し、又は被写体が更なる処理に適すると測定された場合、ステップＳ６６において、空間における被写体の実際の速度が測定される。これは、図１１のＳ３６に関連して説明されたのと同様の手法により行われる。ステップＳ６８において、同様の画像対応関係がさらなる組画像の画像において決定される。次に、ステップＳ７０において、ステップＳ６８で更なる組画像に対して決定された画像対応関係が、好ましくはいわゆる追跡手段を用いて追跡され、空間における被写体の見かけ上の速度がこの追跡間隔で測定される。
【００７４】
いくつかの更なる組画像を用いた速度の測定は、測定された見かけ上の速度の精度を向上する。そしてステップＳ７２において、その角度で見かけ上の速度が実際の速度に一致する、ヨー角度が測定される。その後、シーケンスはステップＳ７４において終了する。図１２による処理をも考慮すると、測定されたヨー角度γは、シングルイメージカメラを用いて記録された画像の更なる評価のため、あるいはステレオカメラ１２の少なくとも１つのシングルイメージカメラの再較正のためのキャリブレーションパラメータとして用いられうる。図１１及び１２による処理の精度及び信頼性は、いくつかの画像対応関係が好ましくは同じ被写体に対して割り付けられた組画像において決定されるために、さらに向上されうる。
【００７５】
図１３において、５０Ｈｚの交流電圧を電力源とする光源の輝度変化曲線が図示され、輝度変化は、ステレオカメラシステムのカメラ１６、１８により記録された画像シーケンスを用いて相対的なグレイスケール値として測定され、特定される。
【００７６】
このカメラ１６、１８は、０．０４５４５・・・秒間隔で画像を、すなわち周波数２２Ｈｚでの被写体の画像を生成する。これらの画像における被写体の輝度が測定される。測定された輝度値を用いて、結果として生じる輝度曲線が測定される。５０Ｈｚの交流電圧を電力源とする光源は、１００Ｈｚの輝度変化を有する。サンプリングによる実際の輝度及び光源の輝度は、図１３による図のＹ軸上における相対値として０から１の目盛りで記される。Ｘ軸上において、０から１秒の時系列が記される。２２Ｈｚのサンプリングレートでの光源の１００Ｈｚ輝度変化をサンプリングすることにより、特に１００Ｈｚ輝度曲線と２２Ｈｚサンプリングレートの重ね合わせである、突出する輝度曲線となる。そのような重ね合わせは、うねりとして参照される。
【００７７】
図１４において、２２Ｈｚのサンプリングレートでサンプリングされた、５０Ｈｚ交流電圧を電力源とする光源の１００Ｈｚ輝度変化の曲線が図示される。５０Ｈｚ交流電圧を電力源とする光源の１００Ｈｚの基本的な構成要素を用いずに、次に、図１４において図示される、図１３に既に図示された輝度曲線となる。
【００７８】
図１５において、５０Ｈｚ交流電圧を電力源とする光源の１００Ｈｚ輝度変化をサンプリングした結果として得られる輝度曲線が図示される。図１５において図示される輝度曲線を測定するためのサンプリングレートは、略２６Ｈｚである。この結果、図１４において図示されたものよりも少なく突出する輝度曲線となる。しかしながら、図１５に図示された輝度曲線と既定の輝度曲線とを比較することにより、関係する被写体は５０Ｈｚ交流電圧を電力源とする光源、特に公衆街路照明であることが測定される。
【００７９】
図１６において、２２Ｈｚのサンプリングレートにおける、６０Ｈｚ交流電圧を電力源とする光源に対する１２０Ｈｚ輝度変化のサンプリングは、時間の関数として相対的なグレイスケール値として図示される。サンプリングにより生成された輝度曲線は、５０Ｈｚ交流電圧を電力源とし、かつ１００Ｈｚの輝度変化を有する光源の輝度曲線と略一致し、その輝度曲線は２２Ｈｚのサンプリングにより生成される。
【００８０】
図１７において、図１６により６０Ｈｚ交流電圧駆動光源を２２Ｈｚのサンプリングレートでサンプリングすることにより生成される輝度曲線は、１２０Ｈｚの基本的な構成要素を用いずに図示される。このように、２２Ｈｚのサンプリングレートは、サンプリングの結果として生成される、５０Ｈｚ交流電圧及び６０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源の輝度変化の輝度曲線が、評価が大幅に単純化された結果として互いに略一致するという利点を有する。公衆電力供給ネットワークにおける交流電圧の周波数、例えばヨーロッパと合衆国における（ヨーロッパ：５０Ｈｚ、アメリカ合衆国：６０Ｈｚ）違いにより、光源が５０Ｈｚ交流電圧又は６０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源であるか、及び静止物であるかが、サンプリングレートを変化させず、そして他の比較曲線を用いずに測定されうる。
【００８１】
しかしながら、代わりに他のサンプリングレートでサンプリングすると仮定すると、輝度曲線における差は、光源が５０Ｈｚ交流電圧又は６０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源であるか決定するために用いられる。被写体属性、特に５０／６０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源の被写体属性を測定するための本発明による方法を実行するため、異なる輝度曲線が、順に記録される画像を用いてサンプリングにより生成され、そして既定の輝度曲線と比較され、判断される。主に考えられる対応関係を考慮すると、関連する被写体は、５０／６０Ｈｚの周波数で駆動される光源、又は灯火であると決定される。
【００８２】
図１８において、２６Ｈｚのサンプリングレートで６０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源のサンプリングを考慮した結果として生じる輝度曲線が図示される。図１８に図示された輝度曲線は、図１５に図示された輝度曲線とは異なり、この差を用いて、図１８に図示された輝度曲線が５０Ｈｚ交流電圧で駆動される光源でなく、６０Ｈｚで駆動される光源であると測定される。
【００８３】
図１３から１８において、公衆街路照明の光源の輝度曲線は、カメラ１６、１８の１つを用いて測定されるグレイスケール値を用いて図示される。しかしながら、いかなる他の光源が、交通灯又は照明道路標識の光源のような被写体として記録される。それだけでなく、建物あるいは部屋の照明のための光源は、これらの関連する光源が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧が供給される光源であることが測定されるよう、サンプリングを用いて測定される。そのような光源は静止していると見なされる。このカメラとこの光源との間の実際の速度は、空間におけるステレオカメラの実際の速度、特にカメラが堅固に接続される車両の速度である。ステレオカメラの実際の速度を用いて、時間間隔内の距離における実際の変化が容易に測定される。ステレオカメラの不規則な動きを考慮して、時間間隔の間の平均速度が測定される。好ましくは、速度は時間間隔に渡って加算される。
【００８４】
図１から１８に関連して説明された方法は、ステレオカメラ１２において、一般的に有利に使用可能である。図１に示されるステレオカメラ１２と対照的に、ステレオカメラは、好ましくはステレオカメラに対する相対的な動作を有すると測定される被写体とともに、静止している。しかしながら、ステレオカメラは、鉄道車両、航空機、船舶といった他の動く物体に配置されうる。さらに、ステレオカメラ１２及び追加の要素１４から２４は、好ましくはトラック又はバスといった他の自動車において有利に用いられ得る。加えて、カメラ１６、１８を用いて記録された画像は、通信ネットワークを用いて送信されるのみならず、各々の車両又は車両の外部にあるディスプレイユニットに表示されうる。
【００８５】
２２Ｈｚのサンプリングレートで図１２、１３、１５及び１６による１００Ｈｚ及び１２Ｈｚの輝度変化の重ね合わせにおいて、サンプリングを用いるために、１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚにおいて輝度の略一致する曲線となり、時間毎に以下の等式に従って１０Ｈｚ振動となる。
１００Ｈｚ  −  ５  ＊  ２２Ｈｚ  ＝  −１０Ｈｚ
１２０Ｈｚ  −  ５  ＊  ２２Ｈｚ  ＝  １０Ｈｚ
【００８６】
結果として生じる１０Ｈｚ振動は、以下の等式に従う調和振動により重ね合わせられる。
１００Ｈｚ  −  ４  ＊  ２２Ｈｚ  ＝  １２Ｈｚ
１２０Ｈｚ  −  ４  ＊  ２２Ｈｚ  ＝  −１２Ｈｚ
【００８７】
このように、１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚ振動でサンプリングするとき、全てのサンプリングレートは同じ輝度曲線となり、式：
輝度の基本周波数  −  ｎ  ＊  サンプリングレート
は、同じ値となる。
【００８８】
説明された処理は、好ましくは、特定のコンピュータプログラムを実行するデータ処理装置を用いて、特にデジタルシグナルプロセサ（ＤＳＰ）を用いて制御され、その結果、少なくとも説明された方法ステップの一部が実行される。
【００８９】
図面及び前述の記載において好ましい実施形態が全ての詳細な点において図示され、そして説明されたが、これは、単なる例示として見なされ、本発明を制限するものと見なされない。好ましい実施形態のみが図示され、そして説明され、現在又は将来において本発明の範囲における全ての変形と修正が保護されることが指摘される。２つのシングルイメージカメラ１６、１８を備えるステレオカメラ１２の代わりに、例えば２つよりも多くのシングルイメージカメラを有するステレオカメラが用いられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明によるステレオカメラシステムを有する自動車を示した図である。
【図２】本発明によるステレオカメラシステムのシングルイメージカメラの三次元概略図である。
【図３】複数のシングルイメージカメラが互いにロール角度誤差αを有する図２によるシングルイメージカメラの正面図である。
【図４】複数のシングルイメージカメラがピッチ角度誤差βを有する図２によるシングルイメージカメラの側面図である。
【図５】複数のシングルイメージカメラがヨー角度誤差γを有する図２によるシングルイメージカメラの平面図である。
【図６】図１によるステレオカメラシステムを用いて測定されるステレオカメラシステムに向けた被写体のアプローチを示した図である。アプローチは、Ｔ０からＴ１０までの時間の点においてステレオカメラシステムと被写体との間の距離を用いて示され、実際のヨー角度γは既定のヨー角度よりも小さい。
【図７】Ｔ０からＴ１０までの時間の瞬間にステレオカメラシステムに向けた被写体のアプローチを示した図である。図６とは対照的に、実際のヨー角度γは既定のヨー角度に一致する。
【図８】Ｔ０からＴ１０までの時間の瞬間にステレオカメラシステムに向けた被写体のアプローチを示した図である。既定のヨー角度γは実際のヨー角度よりも大きい。
【図９】図６から８に従いＴ０からＴ１０までの時間の瞬間における被写体の決定されたアプローチの見かけ上の接近速度と見かけ上の距離との関係を示した図である。既定のヨー角度γは実際のヨー角度よりも大きい。
【図１０】ピッチ角度及びロール角度の補正値を測定するためのフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態によるステレオカメラシステムの実際のヨー角度γを測定するためのフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態により実際のヨー角度γを測定するためのフローチャートである。
【図１３】２２Ｈｚのサンプリングレートにおいて５０Ｈｚの交流電圧で動作する照明器具の輝度変化量の重ね合わせを示したグラフであり、１００Ｈｚの照明器具の輝度変化量及びサンプリングにより生成される輝度曲線が示される。
【図１４】図１３によるサンプリングにより生成された輝度曲線を示した図である。
【図１５】好ましくないサンプリングレートでランプの輝度曲線をサンプリングしたことに起因するサンプリングされた信号の輝度曲線を示した図である。
【図１６】２２Ｈｚのサンプリングレートにおいて６０Ｈｚで動作する照明器具の輝度曲線の重ね合わせを示したグラフであり、サンプリングされた信号の輝度曲線は図示されたサンプリングにより生成される。
【図１７】図１６に従ってサンプリングされた輝度曲線が別々に示された図である。
【図１８】他のより好ましくないサンプリングレートにおいて６０Ｈｚの交流電圧で動作する照明器具の輝度変化をサンプリングしたことにより測定された輝度曲線を示した図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０  自動車
１２  ステレオカメラ
１４  評価・制御ユニット
１６  シングルイメージカメラ
１８  シングルイメージカメラ
２０  データバス
２１  データバス
２２  送信・受信ユニット
２４  送信・受信ユニット
２６  前方空間
２８  ステレオカメラ
Ｐ１  進行方向
３０  レンズシステム
３２  レンズシステム
３４  画像平面
３６  画像平面
３８  光軸
３８’  光軸
４０  光軸
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2008525776.tif 000022
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