(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置を設け、
前記測距装置から予め定めた距離だけ離れた位置にキャリブレーションターゲットを設け、
前記キャリブレーションターゲットを、
前記測距装置に対向する第一の平面と、前記第一の平面の対向した両側面を成す第二の平面及び第三の平面と、を有し、
前記第二の平面及び前記第三の平面は、前記測距装置に対向すると共に、前記測距装置と前記第一の平面との距離、及び前記測距装置のレーザスキャン角度に応じて、前記第一の平面に対して傾斜させるように形成し、
前記測距装置で前記第一の平面を前記レーザスキャンし、前記第一の平面に沿った第一の直線を算出し、
前記測距装置で前記第二の平面を前記レーザスキャンし、前記第二の平面に沿った第二の直線を算出し、
前記測距装置で前記第三の平面を前記レーザスキャンし、前記第三の平面に沿った第三の直線を算出し、
前記第一の直線と前記第二の直線との交点、及び前記第一の直線と前記第三の直線との交点に応じて、前記測距装置のキャリブレーションを行なうことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２】
前記測距装置により、前記第一の平面に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより前記第一の直線を算出し、
前記測距装置により、前記第二の平面に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより前記第二の直線を算出し、
前記測距装置により、前記第三の平面に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより前記第三の直線を算出することを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
【請求項３】
レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置を設け、
前記測距装置から予め定めた距離だけ離れた位置にキャリブレーションターゲットを設け、
前記キャリブレーションターゲットを、
前記測距装置に対向する第一の平面と、前記第一の平面の対向した両側面を成す第二の平面及び第三の平面と、を有し、
前記第二の平面及び前記第三の平面は、前記測距装置に対向すると共に、前記測距装置と前記第一の平面との距離、及び前記測距装置のレーザスキャン角度に応じて、前記第一の平面に対して傾斜させるように形成し、
前記測距装置で前記第一の平面を前記レーザスキャンし、前記第一の平面に沿った第一の直線を算出し、
前記測距装置で前記第二の平面を前記レーザスキャンし、前記第二の平面に沿った第二の直線を算出し、
前記測距装置で前記第三の平面を前記レーザスキャンし、前記第三の平面に沿った第三の直線を算出し、
前記測距装置の対象物を撮像可能なカメラを設け、前記カメラは、前記キャリブレーションターゲットの前記第一の平面の少なくとも３つの辺のそれぞれ一部を撮像し、
前記カメラで撮像した画像データから、前記３つの辺のエッジである前記第一の平面と前記第二の平面とが交わる第二のエッジと、前記第一の平面と前記第三の平面とが交わる第三のエッジと、前記第一の平面のその他の辺の第四のエッジと、を検出し、
前記第一の直線と前記第二の直線との交点と、前記第一の直線と前記第三の直線との交点と、前記第二のエッジと、前記第三のエッジと、前記第四のエッジと、に応じて、前記測距装置及び前記カメラのキャリブレーションを行なうことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項４】
前記キャリブレーションターゲットは、前記第一の平面の側面として前記第二の平面と前記第三の平面との間で上側に隣接し、側方から見て、前記第一の平面に対して傾斜させた第四の平面を有し、
前記測距装置で前記第一の平面を前記レーザスキャンし、前記第一の平面に沿った第一の面方向を算出し、
前記測距装置で前記第二の平面を前記レーザスキャンし、前記第二の平面に沿った第二の面方向を算出し、
前記測距装置で前記第三の平面を前記レーザスキャンし、前記第三の平面に沿った第三の面方向を算出し、
前記測距装置で前記第四の平面を前記レーザスキャンし、前記第四の平面に沿った第四の面方向を算出し、
前記第一の面方向と前記第二の面方向とが交わる第二の交線を算出し、
前記第一の面方向と前記第三の面方向とが交わる第三の交線を算出し、
前記第一の面方向と前記第四の面方向とが交わる第四の交線を算出し、
前記第一の面方向と前記第一の平面の接地面とが交わる第五の交線を算出し、
前記カメラで、前記第一の平面、前記第二の平面、前記第三の平面、及び前記第四の平面の全てを含む領域を撮像し、
前記カメラで撮像した画像データから、前記第一の平面と前記第二の平面とが交わる前記第二のエッジを検出し、
前記カメラで撮像した画像データから、前記第一の平面と前記第三の平面とが交わる前記第三のエッジを検出し、
前記カメラで撮像した画像データから、前記第一の平面と前記第四の平面とが交わる前記第四のエッジを検出し、
前記カメラで撮像した画像データから、前記第一の平面と接地面とが交わる第五のエッジを検出し、
前記第二の交線、前記第三の交線、前記第四の交線、及び前記第五の交線に対して、前記第二のエッジ、前記第三のエッジ、前記第四のエッジ、及び前記第五のエッジを照合するか、又は前記第二の交線と前記第四の交線との交点、前記第三の交線と前記第四の交線との交点、前記第二の交線と前記第五の交線との交点、及び前記第三の交線と前記第五の交線との交点に対して、前記第二のエッジと前記第四のエッジとの交点、前記第三のエッジと前記第四のエッジとの交点、前記第二の交線と前記第五の交線との交点、及び前記第三の交線と前記第五の交線との交点を照合するかして、前記測距装置及び前記カメラのキャリブレーションを行なうことを特徴とする請求項３に記載のキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記測距装置により、前記第一の平面上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより前記第一の面方向を算出し、
前記測距装置により、前記第二の平面上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより前記第二の面方向を算出し、
前記測距装置により、前記第三の平面上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより前記第三の面方向を算出し、
前記測距装置により、前記第四の平面上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより前記第四の面方向を算出することを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記測距装置で前記第一の平面、前記第二の平面、及び前記第三の平面に対して、少なくとも２ラインで前記レーザスキャンすることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来技術では、測距装置のキャリブレーション（較正）を行なうために、垂直平面を有するターゲットに対して、計測原点からレーザスキャンにより水平走査し、ターゲットにおける左右両側の端点を検出している。そして、これら左右両側の端点に基づいて、測距装置から見た相対座標を、絶対的な測地座標に関係づけるキャリブレーションパラメータを決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６８４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザスキャンは、サンプリング間隔に応じた角度分解能で走査するため、検出する左右両側の端点はサンプリング間隔に応じた位置誤差を含んでしまい、キャリブレーションの精度に影響を与えてしまう。
本発明の課題は、キャリブレーションの精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るキャリブレーション方法は、レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置から、予め定めた距離だけ離れた位置に設けられ、測距装置のキャリブレーションを行なうために測距装置によって相対位置が測定される。キャリブレーションターゲットは、測距装置に対向する第一の平面と、この第一の平面の対向した両側面を成す第二の平面及び第三の平面を備える。第二の平面及び第三の平面は、測距装置に対向すると共に、測距装置と第一の平面との距離、及び測距装置のレーザスキャン角度に応じて、第一の平面に対して傾斜させてある。測距装置で第一の平面をレーザスキャンし、第一の平面に沿った第一の直線を算出し、測距装置で第二の平面をレーザスキャンし、第二の平面に沿った第二の直線を算出し、測距装置で第三の平面をレーザスキャンし、第三の平面に沿った第三の直線を算出する。第一の直線と第二の直線との交点、及び第一の直線と第三の直線との交点に応じて、測距装置のキャリブレーションを行なう。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第一の平面に対して傾斜した第二の平面を備えているので、第一の平面に沿った第一の直線と、第二の平面に沿った第二の直線との交点から、第一の平面における左側の端点を求めることができる。また、第一の平面に対して傾斜した第三の平面を備えているので、第一の平面に沿った第一の直線と、第三の平面に沿った第三の直線との交点から、第一の平面における右側の端点を求めることができる。第一の直線と第二の直線との交点、及び第一の直線と第三の直線との交点は、夫々、測距装置のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まないため、第一の平面における左右両側の端点を、より正確に検出することができる。したがって、測距装置におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】キャリブレーション装置の概略構成図である。
【図２】キャリブレーションターゲットの構成図である。
【図３】キャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図４】キャリブレーション処理の主要工程を示す図である。
【図５】比較例を示す図である。
【図６】キャリブレーションターゲットの変形例１を示す図である。
【図７】第２実施形態におけるキャリブレーション装置の概略構成図である。
【図８】キャリブレーションターゲットの構成図である。
【図９】第２実施形態のキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図１０】キャリブレーション処理の主要工程を示す図である。
【図１１】カメラで撮像したキャリブレーションターゲットの正面図である。
【図１２】キャリブレーションターゲットの変形例１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
《第１実施形態》
《構成》
図１は、キャリブレーション装置の概略構成図である。
ここでは、車両１１のルーフ上に測距装置１２を取り付けてある。測距装置１２は、例えばＬＲＦ（Laser Range Finder）からなり、対象物の相対位置、つまり距離及び方位を測定する。測距装置１２は、予め定めた角度範囲で、且つ垂直方向に異なる複数のラインで、水平方向にレーザスキャンすることができる。測距装置１２で測定したデータは、車両１１に搭載されたコントローラ１３へと出力される。車両１１の前方には、キャリブレーションターゲット１４を配置させている。
【００１０】
車両１１の後輪車軸中心を、測地座標（絶対座標）における計測原点Ｏとし、測地座標において、測距装置１２の取付け位置をＸＬＦＲとし、測地座標における測距装置１２の取付け角度をＲＬＦＲとする。測地座標は、車両１１の前後方向をＸ軸とし、車両１１の左右方向をＹ軸とし、車両１１の上下方向をＺ軸とする。ＸＬＦＲは、Ｘ座標、Ｙ座標、及びＺ座標の三つのパラメータからなり、ＲＬＦＲは、ピッチ、ヨー、及びロールの三つのパラメータからなる。また、測地座標において、キャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは既知とする。
【００１１】
図２は、キャリブレーションターゲットの構成図である。
図中の（ａ）は、測距装置１２から見た、キャリブレーションターゲット１４の正面図である。図中の（ｂ）は、上方から見た、キャリブレーションターゲット１４の平面図である。
キャリブレーションターゲット１４は、第一の平面２１と、第二の平面２２と、第三の平面２３と、を備える。第二の平面２２と第三の平面２３は対向し合って、第一の平面の両側面を成している。
第一の平面２１は、測距装置１２に対向する垂直な平面であって、測距装置１２から見て、左辺と右辺が平行で、且つ上辺と下辺が平行な、方形に形成されている。第一の平面２１上に記した○印は、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた測定点である。
【００１２】
第二の平面２２は、測距装置１２のスキャン方向に対して、第一の平面２１の側面として左側に隣接し、上方から見て、第一の平面２１に対して傾斜させてある垂直な平面である。第二の平面２２は、測距装置１２から見て、左辺と右辺が平行で、且つ上辺と下辺が平行な、方形に形成されている。第二の平面２２における右辺は、第一の平面２１における左辺と共通である。第二の平面２２は、上方から見て、左辺が測距装置１２から遠ざかるように、第一の平面２１に対して傾斜している。第二の平面２２上に記した○印は、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた測定点である。
【００１３】
第三の平面２３は、測距装置１２のスキャン方向に対して、第一の平面２１の側面として右側に隣接し、上方から見て、第一の平面２１に対して傾斜させてある垂直な平面である。第三の平面２３は、測距装置１２から見て、左辺と右辺が平行で、且つ上辺と下辺が平行な、方形に形成されている。第三の平面２３における左辺は、第一の平面２１における右辺と共通である。第三の平面２３は、上方から見て、右辺が測距装置１２から遠ざかるように、第一の平面２１に対して傾斜している。第三の平面２３上に記した○印は、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた測定点である。
なお、第一の平面、第二の平面、第三の平面は、完全な垂直や平行、方形である必要はない。
【００１４】
第一の平面２１に対する第二の平面２２及び第三の平面２３の傾斜について、図２の（ｂ）を用いて説明する。
第一の平面２１における左右方向の幅をｙ１とする。第一の平面２１における左右方向の中心を通り、第一の平面２１と直交する直線上に、取付け位置ＸＬＲＦの測距装置１２がある。測距装置１２と第一の平面２１との距離をＬとする。Ｘ軸に対する第二の平面２２の傾斜角をθ２とする。Ｘ軸に対する第三の平面２３の傾斜角をθ３とする。Ｘ軸に対する測距装置１２のスキャニング角度をθＬＲＦとする。第二の平面２２の延長線と、第三の延長線との交点をＰ２３とする。
【００１５】
そして、下記の条件を満たすために、測距装置１２と第一の平面２１との距離Ｌ、及び測距装置のレーザスキャン角度θＬＲＦに応じて、第一の平面２１に対する第二の平面２２の傾斜、及び第一の平面２１に対する第三の平面２３の傾斜を決定する。
（ｙ１／２）・tan（９０−θ２）＜Ｌ
（ｙ１／２）・tan（９０−θ３）＜Ｌ
Ｌ・tanθＬＲＦ＜（ｙ１／２）
θ２＞θＬＲＦ
θ３＞θＬＲＦ
【００１６】
すなわち、交点Ｐ２３よりも、測距装置１２の取付け位置ＸＬＲＦが手前に（第一の平面２１から離れる方向に）配置される。
さらには、第二の平面２２上で水平方向に離れた少なくとも二点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第二の平面２２を傾斜させている。同様に、第三の平面２３上で水平方向に離れた少なくとも二点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第三の平面２３を傾斜させている。
上記がキャリブレーションターゲット１４の構成である。
【００１７】
次に、コントローラ１３で実行するキャリブレーション処理について説明する。
図３は、キャリブレーション処理を示すフローチャートである。
図４は、キャリブレーション処理の主要工程を示す図である。
ステップＳ１０１では、図２の（ａ）に示すように、測距装置１２によって、第一の平面２１、第二の平面２２、及び第三の平面２３に対して、水平方向にレーザスキャンを実行する。具体的には、図４に示すように、第一の平面２１上、第二の平面２２上、及び第三の平面２３上において、夫々、水平方向に離れた少なくとも二点で、相対位置を測定する。
【００１８】
続くステップＳ１０２では、上方から見て、第一の平面２１上で測定した二点を結ぶことにより、第一の平面２１に沿った第一の直線Ｌ１を算出する。
続くステップＳ１０３では、上方から見て、第二の平面２２上で測定した二点を結ぶことにより、第二の平面２２に沿った第二の直線Ｌ２を算出する。
続くステップＳ１０４では、上方から見て、第三の平面２３上で測定した二点を結ぶことにより、第三の平面２３に沿った第一の直線Ｌ３を算出する。
続くステップＳ１０５では、上方から見て、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２を算出する。
続くステップＳ１０６では、上方から見て、第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３を算出する。
【００１９】
続くステップＳ１０７では、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを算出することで、測距装置１２のキャリブレーションを行なってから所定のメインプログラムに復帰する。
すなわち、交点Ｐ１２は第一の平面２１における左側の端点であり、交点Ｐ１３は第一の平面２１における右側の端点である。したがって、第一の平面２１における左右両側の端点の三次元座標が求まる。一方、測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。したがって、これらを照合することにより、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを幾何学的に算出することができる。そして、取付け位置ＸＬＦＲ、及び取付け角度ＲＬＦＲを、キャリブレーションパラメータとして用いることができる。
上記がキャリブレーション処理である。
【００２０】
《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
車両１１に対する測距装置１２の取付けには、僅かな誤差が含まれる。測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲについては、ある程度の精度で取り付けることができるが、測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲについては、例えばネジの締め付け具合等によって、精度に影響を与えやすい。そのため、先ず取付け位置ＸＬＦＲにおいては、高さ成分となるＺ座標についてはキャリブレーションを行なわず、前後成分となるＸ座標、及び横成分となるＹ座標についてキャリブレーションを行なってもよい。また、取付け角度ＲＬＦＲにおいては、ピッチ、ヨー、ロールの全てについてキャリブレーションを行なうことが望まれている。
【００２１】
キャリブレーションで必要となるのは、測地座標における測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲである。測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。また、キャリブレーションターゲット１４の測定位置ＸＭＥＡＳ、及びキャリブレーションターゲット１４の測定角度ＲＭＥＡＳは、測距装置１２によるレーザスキャンによって測定できる。したがって、取付け位置ＸＰＴＮと測定位置ＸＭＥＡＳとの差分により、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲを求めることができる。同様に、取付け角度ＲＰＴＮと測定角度ＲＭＥＡＳとの差分により、測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを求めることができる。
【００２２】
そこで、測定位置ＸＭＥＡＳ、及び測定角度ＲＭＥＡＳを求めるために、第一の平面２１における左右両側の端点を求める。
先ず、キャリブレーションターゲット１４に対するレーザスキャンを実行し、第一の平面２１上、第二の平面２２上、及び第三の平面２３上において、夫々、水平方向に離れた少なくとも二点で、相対位置を測定する（ステップＳ１０１）。また、第一の平面２１に沿った第一の直線Ｌ１、第二の平面２２に沿った第二の直線Ｌ２、及び第三の平面２３に沿った第一の直線Ｌ３を算出する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）。そして、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２、及び第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３を算出する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。
【００２３】
この交点Ｐ１２が第一の平面２１における左側の端点となり、交点Ｐ１３が第一の平面２１における右側の端点となるため、第一の平面２１における左右両側の端点の三次元座標が求まる。一方、測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。したがって、これらを照合することにより、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを算出する（ステップＳ１０７）。
この交点Ｐ１２及び交点Ｐ１３は、何れも測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まないため、第一の平面２１における左右両側の端点を、より正確に検出することができる。したがって、交点Ｐ１２及び交点Ｐ１３から導き出されるＸＬＦＲ及びＲＬＦＲをキャリブレーションパラメータとして用いることで、測距装置１２におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【００２４】
図５は、比較例を示す図である。
ここでは、測距装置から見て、手前に凸となるキャリブレーションターゲットをレーザスキャンしている。測距装置１２によるレーザスキャンは、サンプリング間隔に応じた角度分解能で走査される。そのため、キャリブレーションターゲットにおける左右両側の端点を直接検出すると、サンプリング間隔に応じた位置誤差を含んでしまう。すなわち、サンプリング間隔に応じた角度分解能により、隣接する測定点同士が離れてしまうため、検出できた左右両側の端点は、実際の端点とは異なり、キャリブレーションの精度に影響を与えてしまう。例えば、測距装置の１［ｍ］前方に、左右方向の寸法が１［ｍ］のキャリブレーションターゲットを設置し、サンプリング間隔を１［ｃｍ］にしたとすると、端点の位置誤差は最大で１［ｃｍ］となる。したがって、測地座標の原点から見た、測距装置の取付け位置も最大で１［ｃｍ］の誤差が生じることになる。
【００２５】
《変形例１》
第１実施形態では、測距装置１２から見て、手前に凸となるように、つまり上方から見て、第二の平面２２の左辺、及び第三の平面２３の右辺が、測距装置１２から遠ざかるように各平面を傾斜させているが、これに限定されるものではない。例えば、測距装置１２から見て、奥に凹となるように、つまり上方から見て、第二の平面２２の左辺、及び第三の平面２３の右辺が、測距装置１２に近づくように各平面を傾斜させてもよい。
【００２６】
図６は、キャリブレーションターゲットの変形例１を示す図である。
図中の（ａ）は、測距装置１２から見た、キャリブレーションターゲット１４の正面図であり、図中の（ｂ）は、上方から見た、キャリブレーションターゲット１４の平面図である。
ここでは、第二の平面２２が、上方から見て、左辺が測距装置１２に近づくように、第一の平面２１に対して傾斜している。同様に、第三の平面２３は、上方から見て、右辺が測距装置１２に近づくように、第一の平面２１に対して傾斜している。
【００２７】
このように、第二の平面２２の左辺、及び第三の平面２３の右辺が、測距装置１２に近づくように各平面を傾斜させてもよい。要は、第一の平面２１に隣接する第二の平面２２が第一の平面２１と非平行となり、第一の平面２１に沿った直線Ｌ１と、第二の平面２２に沿った直線Ｌ２との交点Ｐ１２を求めることができればよい。また、第一の平面２１に隣接する第三の平面２３が第一の平面２１と非平行となり、第一の平面２１に沿った直線Ｌ１と、第三の平面２３に沿った直線Ｌ３との交点Ｐ１３を求めることができればよい。
【００２８】
したがって、上方から見て、第二の平面２２の左辺が、測距装置１２から離れるように第二の平面２２を傾斜させ、第三の平面２３の右辺が、測距装置１２に近づくように第三の平面２３を傾斜させてもよい。また、上方から見て、第二の平面２２の左辺が、測距装置１２に近づくように第二の平面２２を傾斜させ、第三の平面２３の右辺が、測距装置１２から離れるように第三の平面２３を傾斜させてもよい。すなわち、任意の形状のキャリブレーションターゲット１４を用いることができ、自由度が向上する。
【００２９】
《応用例１》
第１実施形態において、各平面に対して２ラインずつレーザスキャンしてもよい。このように、各平面に対して２ラインずつレーザスキャンを行なうと、各平面上で同一直線上にない三点を測定することができる。そして、測定した三点を結ぶことにより、各平面の面方向を算出することができる。そして、第一の平面２１と第二の平面２２とが交わる交線から、第一の平面２１における左辺を三次元データとして算出することができる。同様に、第一の平面２１と第三の平面２３とが交わる交線から、第一の平面２１における右辺を三次元データとして算出することができる。したがって、第一の平面２１におけるピッチ角、ヨー角、ロール角の全ての角度パラメータを取得することができる。
【００３０】
《応用例２》
第１実施形態において、取付け位置ＸＬＦＲにおけるＸ座標、Ｙ座標の二つのパラメータと、取付け角度ＲＬＦＲにおけるヨーだけを求めてもよい。この場合、各平面に対して１ラインだけレーザスキャンし、前述のように第一の平面２１における左右両側の端点を求めることで、取付け位置ＸＬＦＲにおけるＸ座標、Ｙ座標を算出することができる。そして、取付け位置ＸＬＦＲにおけるＸ座標、Ｙ座標に応じて、Ｚ軸周りの回転角として、取付け角度ＲＬＦＲにおけるヨーを算出することができる。
【００３１】
《応用例３》
第１実施形態において、第一の平面２１に対する第二の平面２２の傾斜、及び第一の平面２１に対する第三の平面２３の傾斜角が既知であるとする。この場合、各平面に対して１ラインだけレーザスキャンのみで、取付け位置ＸＬＦＲにおけるＸ座標、Ｙ座標の二つのパラメータ、及び取付け角度ＲＬＦＲにおけるピッチ、ヨー、ロールの三つのパラメータを求めることができる。まず、前述のように第一の平面２１における左右両側の端点を求めることで、取付け位置ＸＬＦＲにおけるＸ座標、Ｙ座標を算出することができる。そして、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２とがなす角度を求め、既知の角度と照合する。また、第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３とがなす角度を求め、既知の角度と照合する。こうして、幾何学的な関係から、取付け角度ＲＬＦＲにおけるピッチ、ヨー、ロールを算出することができる。
【００３２】
《対応関係》
測距装置１２が「測距装置」に対応する。キャリブレーションターゲット１４が「キャリブレーションターゲット」に対応する。第一の平面２１が「第一の平面」に対応する。第二の平面２２が「第二の平面」に対応する。第三の平面２３が「第三の平面」に対応する。第一の直線Ｌ１が「第一の直線」に対応する。第二の直線Ｌ２が「第二の直線」に対応する。第三の直線Ｌ３が「第三の直線」に対応する。交点Ｐ１２が「第一の直線と第二の直線との交点」に対応する。交点Ｐ１３が「第一の直線と第三の直線との交点」に対応する。
【００３３】
《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第１実施形態に係るキャリブレーションターゲット１４は、レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置１２から、予め定めた距離だけ離れた位置に設けられる。また、測距装置１２のキャリブレーションを行なうために測距装置１２によって相対位置が測定される。また、測距装置１２に対向する第一の平面２１と、この第一の平面２１の対向した両側面を成す第二の平面２２及び第三の平面２３を備える。第二の平面２２及び第三の平面２３は、測距装置１２に対向すると共に、測距装置１２と第一の平面２１との距離Ｌ、及び測距装置１２のレーザスキャン角度θＬＲＦに応じて、第一の平面２１に対して傾斜させてある。
【００３４】
このように、第一の平面２１に対して傾斜した第二の平面２２を備えているので、第一の平面２１に沿った第一の直線Ｌ１と、第二の平面２２に沿った第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２から、第一の平面２１における左側の端点を求めることができる。また、第一の平面２１に対して傾斜した第三の平面２３を備えているので、第一の平面２１に沿った第一の直線Ｌ１と、第三の平面２３に沿った第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３から、第一の平面２１における右側の端点を求めることができる。第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２、及び第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３は、夫々、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まないため、第一の平面２１における左右両側の端点を、より正確に検出することができる。したがって、測距装置１２におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【００３５】
（２）第１実施形態に係るキャリブレーションターゲット１４では、第二の平面２２上で水平方向に離れた二点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第二の平面２２を傾斜させている。また、第三の平面２３上で水平方向に離れた二点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第三の平面２３を傾斜させている。
このように、各平面上の少なくとも二点で、相対位置を測定できるように、第一の平面２１に対する傾斜を設定するので、第二の平面２２に沿った第二の直線Ｌ２、及び第三の平面２３に沿った第三の直線Ｌ３を算出することができる。
【００３６】
（３）第１実施形態に係るキャリブレーション方法では、レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置１２を設け、測距装置１２から予め定めた距離だけ離れた位置にキャリブレーションターゲット１４を設ける。また、キャリブレーションターゲット１４を、第一の平面２１と、第二の平面２２と、第三の平面２３と、を備えるように形成する。また、第一の平面２１に沿った第一の直線Ｌ１を算出し、第二の平面２２に沿った第二の直線Ｌ２を算出し、第三の平面２３に沿った第三の直線Ｌ３を算出する。また、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２、及び第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３に応じて、測距装置１２のキャリブレーションを行なう。
【００３７】
このように、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２から、第一の平面２１における左側の端点を求めることができる。また、第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３から、第一の平面２１における右側の端点を求めることができる。交点Ｐ１２及び交点Ｐ１３は、夫々、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まないため、第一の平面２１における左右両側の端点を、より正確に検出することができる。したがって、測距装置１２におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【００３８】
（４）第１実施形態に係るキャリブレーション方法では、第一の平面２１に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより第一の直線Ｌ１を算出する。また、第二の平面２２に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより第二の直線Ｌ２を算出する。また、第三の平面２３に沿って水平方向に離れた二点の相対位置を測定し、測定した二点を結ぶことにより第三の直線Ｌ３を算出する。
このように、各平面上の二点を測定するだけで、各直線を容易に且つ正確に算出することができる。
【００３９】
（５）第１実施形態に係るキャリブレーション方法では、各平面に対して少なくとも２ラインずつレーザスキャンを行なう。
このように、各平面に対して少なくとも２ラインずつレーザスキャンすることで、ピッチ角、ヨー角、ロール角の全ての角度パラメータを取得することができ、キャリブレーションの精度をさらに向上させることができる。
【００４０】
《第２実施形態》
《構成》
第２実施形態は、キャリブレーションターゲット１４をカメラで撮像し、撮像した画像データも利用して、測距装置１２のキャリブレーションを行なうものである。
図７は、第２実施形態におけるキャリブレーション装置の概略構成図である。
【００４１】
ここでは、カメラ１５を新たに追加したことを除いては、前述した第１実施形態と同様であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
カメラ１５は、車体の前方を撮像する。このカメラ１５は、車室内のフロントウィンドウ上部に設けられた例えばＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラからなり、撮像した車体前方の画像データは、コントローラ１３へと出力される。カメラ１５において、レンズの歪みＤや、また焦点距離、撮像素子サイズ等の内部パラメータＡは既知とする。
【００４２】
図８は、キャリブレーションターゲットの構成図である。
図中の（ａ）は、測距装置１２から見た、キャリブレーションターゲット１４の正面図である。図中の（ｂ）は、上方から見た、キャリブレーションターゲット１４の平面図である。図中の（ｃ）は、側方から見た、キャリブレーションターゲット１４の側面図である。
ここでは、第一の平面２１の上側に隣接し、側方から見て、第一の平面２１に対して傾斜させた第四の平面２４を追加し、各平面に対して２ラインずつレーザスキャンしていることを除いては、前述した第１実施形態と同様であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
【００４３】
第四の平面２４は、測距装置１２のスキャン方向に対して、第一の平面２１の側面として上側に第二の平面２２と第三の平面２３との間で隣接し、側方から見て、第一の平面２１に対して傾斜させた平面である。第四の平面２４は、測距装置１２から見て、左辺と右辺が平行で、且つ上辺と下辺が平行な、方形に形成されている。測距装置１２から見て、第四の平面２４における左辺は、第一の平面２１における左辺の延長線上にあり、第四の平面２４における右辺は、第一の平面２１における右辺の延長線上にある。第四の平面２４は、側方から見て、上辺が測距装置１２から遠ざかるように、第一の平面２１に対して傾斜している。第四の平面２４上に記した○印は、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた測定点である。
【００４４】
第二の平面２２上で同一直線上にない三点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第二の平面２２を傾斜させている。また、第三の平面２３上で同一直線上にない三点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第三の平面２３を傾斜させている。また、第四の平面２４上で同一直線上にない三点で、測距装置１２が相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第四の平面２４を傾斜させている。
上記がキャリブレーションターゲット１４の構成である。
【００４５】
次に、コントローラ１３で実行するキャリブレーション処理について説明する。
図９は、第２実施形態のキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
図１０は、キャリブレーション処理の主要工程を示す図である。
図中の（ａ）は、測距装置１２から見た、キャリブレーションターゲット１４の正面図である。図中の（ｂ）は、上方から見た、キャリブレーションターゲット１４の平面図である。図中の（ｃ）は、側方から見た、キャリブレーションターゲット１４の側面図である。
【００４６】
ステップＳ２０１では、図８の（ａ）に示すように、測距装置１２によって、第一の平面２１、第二の平面２２、第三の平面２３、及び第四の平面２４に対して、２ラインずつ水平方向にレーザスキャンを実行する。具体的には、図１０の（ａ）に示すように、第一の平面２１上、第二の平面２２上、第三の平面２３上、及び第四の平面２４上において、夫々、同一直線上にない少なくとも三点で、相対位置を測定する。
続くステップＳ２０２では、第一の平面２１上で測定した三点を結ぶことにより、第一の平面２１の面方向Ｄ１を算出する。
【００４７】
続くステップＳ２０３では、第二の平面２２上で測定した三点を結ぶことにより、第二の平面２２の面方向Ｄ２を算出する。
続くステップＳ２０４では、第三の平面２３上で測定した三点を結ぶことにより、第三の平面２３の面方向Ｄ３を算出する。
続くステップＳ２０５では、第四の平面２４上で測定した三点を結ぶことにより、第四の平面２４の面方向Ｄ４を算出する。
【００４８】
続くステップＳ２０６では、第一の面方向Ｄ１と第二の面方向Ｄ２とが交わる第二の交線Ｌ１２を算出する。第二の交線Ｌ１２は、垂直方向に延び、第一の平面２１の左辺に対応する。
続くステップＳ２０７では、第一の面方向Ｄ１と第三の面方向Ｄ３とが交わる第三の交線Ｌ１３を算出する。第三の交線Ｌ１３は、垂直方向に延び、第一の平面２１の右辺に対応する。
【００４９】
続くステップＳ２０８では、第一の面方向Ｄ１と第四の面方向Ｄ４とが交わる第四の交線Ｌ１４を算出する。第四の交線Ｌ１４は、水平方向に延び、第一の平面２１の上辺に対応する。
続くステップＳ２０９では、既知である第一の平面２１の寸法を参照し、第四の交線Ｌ１４を、第一の平面２１の高さ分だけ下方にオフセットすることにより、第一の面方向Ｄ１と第一の平面２１の接地面２５とが交わる第五の交線Ｌ１５を算出する。第五の交線Ｌ１５は、水平方向に延び、第一の平面２１の下辺に対応する。
【００５０】
続くステップＳ２１０では、第二の交線Ｌ１２と第四の交線Ｌ１４との交点Ｐａ、及び第三の交線Ｌ１３と第四の交線Ｌ１４との交点Ｐｂを算出する。交点Ｐａは、第一の平面２１における左上の頂点に相当し、交点Ｐｂは、第一の平面２１における右上の頂点に対応する。
続くステップＳ２１１では、既知である第一の平面２１の寸法を参照し、交点Ｐａ及び交点Ｐｂを、夫々、第一の平面２１の高さ分だけ下方にオフセットすることにより、第二の交線Ｌ１２と第五の交線Ｌ１５との交点Ｐｃ、及び第三の交線Ｌ１３と第五の交線Ｌ１５との交点Ｐｄを算出する。交点Ｐｃは、第一の平面２１における左下の頂点に相当し、交点Ｐｄは、第一の平面２１における右下の頂点に対応する。
【００５１】
続くステップＳ２１２では、カメラ１５で、キャリブレーションターゲット１４を撮像する。第一の平面２１の少なくとも３つの辺のそれぞれ一部が撮像できていれば良い。例えば、第一の平面２１を黒く、第二の平面２２、第三の平面２３、及び第四の平面２４を白くしておくことによって、カメラで撮像した画像データからエッジ検出しやすくしておくと良い。
図１１は、カメラで撮像したキャリブレーションターゲットの正面図である。
続くステップＳ２１３では、カメラ１５で撮像した画像データから、第一の平面２１と第二の平面２２とが交わる第二のエッジＥ１２を検出する。第二のエッジＥ１２は、垂直方向に延び、第一の平面２１の左辺に対応する。
続くステップＳ２１４では、カメラ１５で撮像した画像データから、第一の平面２１と第三の平面２３とが交わる第三のエッジＥ１３を検出する。第三のエッジＥ１３は、垂直方向に延び、第一の平面２１の右辺に対応する。
【００５２】
続くステップＳ２１５では、カメラ１５で撮像した画像データから、第一の平面２１と第四の平面２４とが交わる第四のエッジＥ１４を検出する。第四のエッジＥ１４は、水平方向に延び、第一の平面２１の上辺に対応する。
続くステップＳ２１６では、カメラ１５で撮像した画像データから、第一の平面２１と接地面２５とが交わる第五のエッジＥ１５を検出する。第五のエッジＥ１５は、水平方向に延び、第一の平面２１の下辺に対応する。
【００５３】
続くステップＳ２１７では、第二のエッジＥ１２と第四のエッジＥ１４との交点Ｐｅ、及び第三のエッジＥ１３と第四のエッジＥ１４との交点Ｐｆを算出する。交点Ｐｅは、第一の平面２１における左上の頂点に相当し、交点Ｐｆは、第一の平面２１における右上の頂点に対応する。
続くステップＳ２１８では、第二のエッジＥ１２と第五のエッジＥ１５との交点Ｐｇ、及び第三のエッジＥ１３と第五のエッジＥ１５との交点Ｐｈを算出する。交点Ｐｇは、第一の平面２１における左下の頂点に相当し、交点Ｐｈは、第一の平面２１における右下の頂点に対応する。
【００５４】
続くステップＳ２１９では、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを算出することで、測距装置１２のキャリブレーションを行なう。
すなわち、第二の交線Ｌ１２は第一の平面２１の左辺であり、第三の交線Ｌ１３は第一の平面２１の右辺であり、第四の交線Ｌ１４は第一の平面２１の上辺であり、第五の交線Ｌ１５は第一の平面２１の下辺である。さらに、交点Ｐａは第一の平面２１における左上の頂点であり、交点Ｐｂは第一の平面２１における右上の頂点であり、交点Ｐｃは第一の平面２１における左下の頂点であり、交点Ｐｄは第一の平面２１における右下の頂点である。一方、測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。したがって、これらを任意に照合することにより、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを幾何学的に算出することができる。そして、取付け位置ＸＬＦＲ、及び取付け角度ＲＬＦＲを、キャリブレーションパラメータとして用いることができる。
【００５５】
続くステップＳ２２０では、カメラ１５の取付け位置Ｘｃａｍ、及び測距装置１２の取付け角度Ｒｃａｍを算出することで、カメラ１５のキャリブレーションを行なってから所定のメインプログラムに復帰する。
ここでは、測距装置１２及びカメラ１５間の関係に従い、測距装置１２で測定した三次元データを、カメラ１５で撮像した画像上に投影する必要がある。すなわち、カメラ１５から見たキャリブレーションターゲット１４に、測距装置１２から見たキャリブレーションターゲット１４を統合する所謂センサフュージョンを行なう。
【００５６】
測距装置１２及びカメラ１５間の関係は、下記の数１によって示される。ここで、Ｄ（Ｕ）はレンズの歪み、Ｕ＝［ｕ，ｖ］は画像平面の座標、Ａは焦点距離やＣＣＤサイズ等の内部パラメータである。上付き文字は視点を意味し、下付き文字は対象を意味する。例えば、上付き文字「ｃａｍ」が付され、下付き文字「ＰＴＮ」が付されているものは、カメラ１５から見たキャリブレーションターゲット１４の位置や角度を指す。上付き文字が付されていないものは、車両１１から見ている、つまり測地座標から見ていることを意味する。例えば、上付き文字がなく、下付き文字「ｃａｍ」が付されているものは、車両１１から見たカメラ１５の位置や角度を指す。
【数１】
0006512015.tif 000002
【００５７】
測距装置１２で測定した三次元データと、カメラ１５で撮像した二次元の画像データとの関係は、下記の数２によって示される。ここで、上付き文字「ＬＲＦ」が付され、下付き文字「ＰＴＮ」が付されたＸは、測距装置１２から見たキャリブレーションターゲット１４の取付け位置であり、これはキャリブレーションターゲット１４の測定位置ＸＭＥＡＳに相当する。
【数２】
0006512015.tif 000003
数２より、下記の数３が導かれる。
【数３】
0006512015.tif 000004
【００５８】
数３より、二次元の画像データである交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈに対して、三次元データである交点Ｐａ、交点Ｐｂ、交点Ｐｃ、及びＰｄを照合することができる。これにより、測距装置１２から見たカメラ１５の取付け位置、及び取付け角度を同時に求めることができる。なお、第一の平面２１、第二の平面２２、及び第三の平面２３、並びにカメラ画像より、測距装置１２から見たカメラ１５の取付け位置を求めることもできる。この場合、さらに第四の平面２４を含めると、測距装置１２から見たカメラ１５の取付け角度を求めることができる。一方、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲは既に算出されている。したがって、測地座標の原点Ｏから見た、カメラ１５の取付け位置Ｘｃａｍ、及びカメラ１５の取付け角度Ｒｃａｍを幾何学的に算出する。そして、取付け位置Ｘｃａｍ、及び取付け角度Ｒｃａｍを、キャリブレーションパラメータとして用いる。
上記がキャリブレーション処理である。
【００５９】
《作用》
次に、第２実施形態の作用について説明する。
ここでは、第一の平面２１における左辺、右辺、上辺、及び下辺、並びに左上の頂点、右上の頂点、左下の頂点、及び右下の頂点を求める。
先ず、キャリブレーションターゲット１４に対するレーザスキャンを実行し、第一の平面２１上、第二の平面２２上、第三の平面２３上、及び第四の平面２４上において、同一直線上にない少なくとも三点で、相対位置を測定する（ステップＳ２０１）。また、第一の平面２１の面方向Ｄ１、第二の平面２２の面方向Ｄ２、第三の平面２３の面方向Ｄ３、及び第四の平面２４の面方向Ｄ４を算出する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。そして、第二の交線Ｌ１２、第三の交線Ｌ１３、第四の交線Ｌ１４、及び第五の交線Ｌ１５を算出し（ステップＳ２０６〜Ｓ２０９）、交点Ｐａ、交点Ｐｂ、交点Ｐｃ、及び交点Ｐｄを算出する（ステップＳ２１０、Ｓ２１１）。
【００６０】
次いで、カメラ１５でキャリブレーションターゲット１４を撮像し（ステップＳ２１２）、撮像した画像データから、第二のエッジＥ１２、第三のエッジＥ１３、第四のエッジＥ１４、第五のエッジＥ１５を検出する（ステップＳ２１３〜Ｓ２１６）。そして、交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈを算出する（ステップＳ２１７、Ｓ２１８）。
【００６１】
第二の交線Ｌ１２、第三の交線Ｌ１３、第四の交線Ｌ１４、及び第五の交線Ｌ１５が、第一の平面２１における四辺となり、交点Ｐａ、交点Ｐｂ、交点Ｐｃ、及び交点Ｐｄが、第一の平面２１における四隅の頂点となる。一方、測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。したがって、これらを任意に照合することにより、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを算出する（ステップＳ２１９）。
【００６２】
また、第二のエッジＥ１２、第三のエッジＥ１３、第四のエッジＥ１４、及び第五のエッジＥ１５が、第一の平面２１における四辺となり、交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈが、第一の平面２１における四隅の頂点となる。そこで、レーザスキャンした三次元データと、カメラの二次元データとを照合することにより、測距装置１２から見たカメラ１５の取付け位置、及び取付け角度を求めることができる。一方、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲは既に算出されている。したがって、測地座標の原点Ｏから見た、カメラ１５の取付け位置Ｘｃａｍ、及びカメラ１５の取付け角度Ｒｃａｍを算出する（ステップＳ２２０）。
【００６３】
第二の交線Ｌ１２、第三の交線Ｌ１３、第四の交線Ｌ１４、及び第五の交線Ｌ１５、並びに交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈは、何れも測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まない。したがって、第一の平面２１における四辺、又は四隅の頂点を、より正確に検出することができる。したがって、これらから導き出されるＸＬＦＲ及びＲＬＦＲをキャリブレーションパラメータとして用いることで、測距装置１２におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。同様に、Ｘｃａｍ及びＲｃａｍをキャリブレーションパラメータとして用いることで、カメラ１５におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
第２実施形態において、前述した第１実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
【００６４】
なお、第２実施形態では、第１実施形態に対して、第一の平面２１の上側に隣接し、側方から見て、第一の平面２１に対して傾斜させた第四の平面２４を追加し、各平面に対して２ラインずつレーザスキャンしているが、第１実施形態と同様の構成であってもよい。すなわち、第四の平面２４がない場合でも、例えば、第一の平面２１を黒く、第二の平面２２、第三の平面２３、及び背景を白くして、第一の平面の各辺で濃淡差がでるようにしておくことで、カメラ１５で撮像した画像データから、第二のエッジＥ１２、第三のエッジＥ１３、及び第四のエッジＥ１４を検出することができる。測地座標におけるキャリブレーションターゲット１４の取付け位置ＸＰＴＮ、及び取付け角度ＲＰＴＮは、何れも既知である。測地座標の原点Ｏから見た、カメラ１５の取付け位置Ｘｃａｍ、及びカメラ１５の取付け角度Ｒｃａｍを幾何学的に算出することができる。そして、取付け位置Ｘｃａｍ、及び取付け角度Ｒｃａｍを、キャリブレーションパラメータとして用いることができる。そして、第１実施形態の方法で、測地座標の原点Ｏから見た、測距装置１２の取付け位置ＸＬＦＲ、及び測距装置１２の取付け角度ＲＬＦＲを幾何学的に算出することができる。そして、取付け位置ＸＬＦＲ、及び取付け角度ＲＬＦＲを、キャリブレーションパラメータとして用いることができる。よって、カメラ１５と測距装置１２との間の取付け位置、取付け角度の誤差も求めることができる。
【００６５】
《変形例１》
第２実施形態では、測距装置１２から見て、手前に凸となるように、つまり上方又は側方から見て、第二の平面２２の左辺、第三の平面２３の右辺、及び第四の平面２４の上辺が、測距装置１２から遠ざかるように各平面を傾斜させているが、これに限定されるものではない。例えば、測距装置１２から見て、奥に凹となるように、つまり上方又は側方から見て、第二の平面２２の左辺、第三の平面２３の右辺、及び第四の平面２４の上辺が、測距装置１２に近づくように各平面を傾斜させてもよい。
【００６６】
図１２は、キャリブレーションターゲットの変形例１を示す図である。
図中の（ａ）は、測距装置１２から見た、キャリブレーションターゲット１４の正面図であり、図中の（ｂ）は、上方から見た、キャリブレーションターゲット１４の平面図である。図中の（ｃ）は、側方から見た、キャリブレーションターゲット１４の側面図である。
【００６７】
ここでは、第二の平面２２が、上方から見て、左辺が測距装置１２に近づくように、第一の平面２１に対して傾斜している。また、第三の平面２３は、上方から見て、右辺が測距装置１２に近づくように、第一の平面２１に対して傾斜している。また、第四の平面２４は、側方から見て、上辺が測距装置１２に近づくように、第一の平面２１に対して傾斜している。
【００６８】
このように、第二の平面２２の左辺、第三の平面２３の右辺、及び第四の平面２４の上辺が、測距装置１２に近づくように各平面を傾斜させてもよい。要は、第一の平面２１に隣接する第二の平面２２が第一の平面２１と非平行となり、第一の面方向Ｄ１と、第二の面方向Ｄ２との交線Ｌ１２を求めることができればよい。また、第一の平面２１に隣接する第三の平面２３が第一の平面２１と非平行となり、第一の面方向Ｄ１と、第三の面方向Ｄ３との交線Ｌ１３を求めることができればよい。また、第一の平面２１に隣接する第四の平面２４が第一の平面２１と非平行となり、第一の面方向Ｄ１と、第四の面方向Ｄ４との交線Ｌ１４を求めることができればよい。
【００６９】
したがって、上方から見て、第二の平面２２の左辺が、測距装置１２から離れるように傾斜させるか、近づくように傾斜させてもよい。また、上方から見て、第三の平面２３の右辺が、測距装置１２から離れるように傾斜させるか、近づくように傾斜させてもよい。また、側方から見て、第四の平面２４の上辺が、測距装置１２から離れるように傾斜させるか、近づくように傾斜させてもよい。すなわち、任意の形状のキャリブレーションターゲット１４を用いることができ、自由度が向上する。
【００７０】
《対応関係》
カメラ１５が「カメラ」に対応する。第四の平面２４が「第四の平面」に対応する。第二の交線Ｌ１２が「第二の交線」に対応する。第三の交線Ｌ１３が「第三の交線」に対応する。第四の交線Ｌ１４が「第四の交線」に対応する。第五の交線Ｌ１５が「第五の交線」に対応する。第二のエッジＥ１２が「第二のエッジ」に対応する。第三のエッジＥ１３が「第三のエッジ」に対応する。第四のエッジＥ１４が「第四のエッジ」に対応する。第五のエッジＥ１５が「第五のエッジ」に対応する。交点Ｐａが「第二の交線と第四の交線との交点」に対応する。交点Ｐｂが「第三の交線と第四の交線との交点」に対応する。交点Ｐｃが「第二の交線と第五の交線との交点」に対応する。交点Ｐｄが「第三の交線と第五の交線との交点」に対応する。交点Ｐｅが「第二のエッジと第四のエッジとの交点」に対応する。交点Ｐｆが「第三のエッジと第四のエッジとの交点」に対応する。交点Ｐｇが「第二のエッジと第五のエッジとの交点」に対応する。交点Ｐｈが「第三のエッジと第五のエッジとの交点」に対応する。
【００７１】
《効果》
次に、第２実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第２実施形態に係るキャリブレーションターゲット１４は、第一の平面２１の側面として前記第二の平面と前記第三の平面との間で隣接し、第一の平面２１に対して傾斜させた第四の平面２４を備える。
【００７２】
このように、第一の平面２１に対して傾斜した第四の平面２４を備えているので、第一の面方向Ｄ１と第四の面方向Ｄ４との交線Ｌ１４から、第一の平面２１の上辺を求めることができる。また、交線Ｌ１２と交線Ｌ１４との交点Ｐａから、第一の平面２１の左上の頂点を求めることができる。また、交線Ｌ１３と交線Ｌ１４との交点Ｐｂから、第一の平面２１の右上の頂点を求めることができる。
【００７３】
（２）第２実施形態に係るキャリブレーションターゲット１４では、測距装置１２が第二の平面２２上で同一直線上にない三点の相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第二の平面２２を傾斜させている。また、測距装置１２が第三の平面２３上で同一直線上にない三点の相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第三の平面２３を傾斜させている。また、測距装置１２が第四の平面２４上で同一直線上にない三点の相対位置を測定可能となる範囲で、第一の平面２１に対して第四の平面２４を傾斜させている。
このように、各平面上の少なくとも三点で、相対位置を測定できるように、第一の平面２１に対する傾斜を設定するので、第二の面方向Ｄ２、第三の面方向Ｄ３、及び第四の面方向Ｄ４を算出することができる。
【００７４】
（３）第２実施形態に係るキャリブレーション方法では、レーザスキャンによって対象物の相対位置を測定可能な測距装置１２を設け、測距装置１２から予め定めた距離だけ離れた位置にキャリブレーションターゲット１４を設ける。また、キャリブレーションターゲット１４を、第一の平面２１と、第二の平面２２と、第三の平面２３と、を備えるように形成する。また、測距装置１２の対象物を撮像可能なカメラ１５を設け、カメラ１５は、キャリブレーションターゲット１４の第一の平面２１の少なくとも３つの辺のそれぞれの一部を撮像する。カメラ１５で撮像した画像データから、３つの辺のエッジである第一の平面２１と第二の平面２２とが交わる第二のエッジＥ１２と、第一の平面２１と前記第三の平面２３とが交わる第三のエッジＥ１３と、第一の平面２１のその他の辺の第四のエッジＥ１４と、を検出する。第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２と、第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３と、第二のエッジＥ１２と、第三のエッジＥ１３と、第四のエッジＥ１４と、に応じて、測距装置１２及びカメラ１５のキャリブレーションを行なう。
【００７５】
このように、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２との交点Ｐ１２から、第一の平面２１における左側の端点を求めることができる。また、第一の直線Ｌ１と第三の直線Ｌ３との交点Ｐ１３から、第一の平面２１における右側の端点を求めることができる。交点Ｐ１２及び交点Ｐ１３は、夫々、測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まないため、第一の平面２１における左右両側の端点を、より正確に検出することができ、かつ、同時に、カメラ１５で撮像した画像データから、３つの辺のエッジを検出することができる。したがって、測距装置１２及びカメラ１５におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【００７６】
（４）第２実施形態に係るキャリブレーション方法では、キャリブレーションターゲット１４を、第一の平面２１と、第二の平面２２と、第三の平面２３と、第四の平面２４と、を備えるように形成する。また、第一の面方向Ｄ１を算出し、第二の面方向Ｄ２を算出し、第三の面方向Ｄ３を算出し、第四の面方向Ｄ４を算出する。また、第二の交線Ｌ１２を算出し、第三の交線Ｌ１３を算出し、第四の交線Ｌ１４を算出し、第五の交線Ｌ１５を算出する。また、カメラ１５で、第一の平面２１、第二の平面２２、第三の平面２３、及び第四の平面２４の全てを含む領域を撮像する。また、撮像した画像データから、第二のエッジＥ１２を検出し、第三のエッジＥ１３を検出し、第四のエッジＥ１４を検出し、第五のエッジＥ１５を検出する。そして、第二の交線Ｌ１２、第三の交線Ｌ１３、第四の交線Ｌ１４、第五の交線Ｌ１５に対して、第二のエッジＥ１２、第三のエッジＥ１３、第四のエッジＥ１４、及び第五のエッジＥ１５を照合する。または、交点Ｐａ、交点Ｐｂ、交点Ｐｃ、及び交点Ｐｄに対して、交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈを照合する。これらの照合により、測距装置１２及びカメラのキャリブレーションを行なう。
【００７７】
このように、第二の交線Ｌ１２、第三の交線Ｌ１３、第四の交線Ｌ１４、及び第五の交線Ｌ１５、並びに交点Ｐｅ、交点Ｐｆ、交点Ｐｇ、及び交点Ｐｈは、何れも測距装置１２のサンプリング間隔に応じた位置誤差を含まない。したがって、第一の平面２１における四辺、又は四隅の頂点を、より正確に検出することができる。したがって、測距装置１２及びカメラ１５におけるキャリブレーションの精度を向上させることができる。
【００７８】
（５）第２実施形態に係るキャリブレーション方法では、第一の平面２１上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより第一の面方向Ｄ１を算出する。また、第二の平面２２上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより第二の面方向Ｄ２を算出する。また、第三の平面２３上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより第三の面方向Ｄ３を算出する。また、第四の平面２４上で同一直線上にない三点の相対位置を測定し、測定した三点を結ぶことにより第四の面方向Ｄ４を算出する。
【００７９】
このように、各平面上の三点を測定するだけで、各平面の面方向を容易に且つ正確に算出することができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。また、各実施形態は、任意に組み合わせて採用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１  車両
１２  測距装置
１３  コントローラ
１４  キャリブレーションターゲット
１５  カメラ
２１  第一の平面
２２  第二の平面
２３  第三の平面
２４  第四の平面
２５  接地面
Ｌ１  第一の直線
Ｌ２  第二の直線
Ｌ３  第三の直線
Ｐ１２  交点
Ｐ１３  交点
Ｄ１  第一の面方向
Ｄ２  第二の面方向
Ｄ３  第三の面方向
Ｄ４  第四の面方向
Ｌ１２  第二の交線
Ｌ１３  第三の交線
Ｌ１４  第四の交線
Ｌ１５  第五の交線
Ｐａ  交点
Ｐｂ  交点
Ｐｃ  交点
Ｐｄ  交点
Ｅ１２  第二のエッジ
Ｅ１３  第三のエッジ
Ｅ１４  第四のエッジ
Ｅ１５  第五のエッジ
Ｐｅ  交点
Ｐｆ  交点
Ｐｇ  交点
Ｐｈ  交点
【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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