(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影する対象物の範囲に隣接する地点から該範囲を含む対象物を撮影して対象物画像を求める工程と、
上記対象物に含まれる線分の寸法を寸法基準線分として計測する工程と、
上記画像に横基準線分、複数の鉛直基準線分および上記寸法基準線分を特定し、上記横基準線分に平行な線が横軸であり、上記複数の鉛直基準線分の外挿線が消失する点から眺めた平面図に上記画像を変換する工程と、
カメラを設置する位置と上記カメラの光軸の方角および俯角とを指定して上記平面図を変換して上記カメラから撮影される画像を求め、上記求められた画像から上記カメラの視野範囲に入る画像範囲を推定する工程と、
を有することを特徴とするカメラ撮影範囲推定方法。
【請求項２】
上記対象物画像を求める工程は、上記地点から異なった方向の一部重畳する該範囲を含む対象物の複数の画像を撮影し、上記複数の画像の重畳する部分を重畳し、パノラマ合成して上記対象物画像を求めることを特徴とする請求項１に記載するカメラ撮影範囲推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、監視カメラなどを適切な位置に設置するために前もってカメラにより撮影される範囲を推定するカメラ撮影範囲推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交通事故の状況を記録して事故原因を分析するために、交差点を眺める位置にカメラが設置されている（例えば、特許文献１参照）。そして、適切な状況を記録するために、設置に先立って視野範囲を確認することが必要となる。このため、実際にカメラの仮設置を繰り返して、最適な視野範囲が得られる位置を見出してから、本設置する。または、設置の高さやカメラの俯角を仮定して図上で得る視野範囲を用いて確認する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２８５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、実際にカメラの仮設置を繰り返して、最適な視野範囲を見つけだすためには、足場を設置したり、車両の走行を止めたりして行わなければならないので、手間や費用が掛かるという問題がある。また、仮設置しようとしても現場の状況では簡単にできないという問題もある。
また、数種類の設置高さや俯角での視野範囲の図を用いて確認を行うので、高さ、俯角などの任意性が乏しく、視野範囲の図自体も地図の縮尺に対応しなければならず、作業が繁雑になるという問題がる。
【０００５】
この発明の目的は、撮影の容易な地点から撮影した画像データを元にカメラの設置位置を自由に指定したときのカメラにより撮影される範囲を推定するカメラ撮影範囲推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるカメラ撮影範囲推定方法は、撮影する対象物の範囲に隣接する地点から該範囲を含む対象物を撮影して対象物画像を求める工程と、上記対象物に含まれる線分の寸法を寸法基準線分として計測する工程と、上記画像に横基準線分、複数の鉛直基準線分および上記寸法基準線分を特定し、上記横基準線分に平行な線が横軸であり、上記複数の鉛直基準線分の外挿線が消失する点から眺めた平面図に上記画像を変換する工程と、カメラを設置する位置と上記カメラの光軸の方角および俯角とを指定して上記平面図を変換して上記カメラから撮影される画像を求め、上記求められた画像から上記カメラの視野範囲に入る画像範囲を推定する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わるカメラ撮影範囲推定方法の効果は、内部パラメータと外部パラメータが既知のカメラにより容易に撮影が行える地点から撮影した画像データに、寸法基準線分、横基準線分および鉛直線分を入力し、その画像データを変換して平面図を一旦作成し、その平面図から仮想的に位置および俯角が指定されたカメラから撮影される画像に変換し、カメラの視野範囲を入力して、カメラがそのとき撮影する範囲を推定するので、別に足場を組み立てたり、交通を制限したりする必要がなく、手間が少なくて済み、費用も安くあげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明に係わるカメラ撮影範囲推定方法は、例えば、交通事故自動記録装置を対象物としての交差点に設置するときに監視カメラの設置する地点、高さ、方角、俯角などを可変することにより変化する画像上の画像領域を推定することである。なお、自動車事故自動記録装置以外にも、防犯システムなどカメラを設置してする場合のいずれにも適用することができる。
以下の説明においては、カメラを２つの道路が交差する公差点の近傍に設置する例を用いているが、これに限るものではなく、いかなる現場にも適用することができる。
【０００９】
図１は、この発明に係わるコンピュータの機能ブロック図である。図２は、コンピュータの画面上に表示される操作用ボタンである。
この発明に係わるカメラ撮影範囲推定方法で使用するコンピュータ１は、図１に示すように、撮影された画像から移動物体を除いて正しく作成された道路画像を作成する画像修正手段１０、複数の道路画像からパノラマ合成画像を合成するパノラマ合成画像作成手段１１、パノラマ合成画像から平面図を作成する平面図作成手段１２、カメラ設置位置を指定して画像範囲を推定する画像範囲推定手段１３、画像データおよび各種パラメータが記憶される記憶手段１４を有している。
【００１０】
また、このコンピュータ１は、画面上に表示される図２に示す各種ボタンにカーソルをマウスにより合わせてクリックすることにより操作される。ボタンの種類としては、一般的なボタンとして、新規ファイル作成ボタン３ａ、画像保存ボタン３ｂ、画面印刷ボタン３ｃがある。また、道路画像表示ボタン３ｄ、３ｅ、３ｆ、パノラマ合成画像表示ボタン３ｇ、平面図表示ボタン３ｈ、カメラ設置位置検討画面表示ボタン３ｊがある。また、画面拡大ボタン３ｋ、画面縮小ボタン３ｍ、画面サイズ合せボタン３ｎ、画面移動ボタン３ｐがある。また、道路画像作成ボタン３ｑ、道路画像１と２の対応付けボタン３ｓ、道路画像２と３の対応付けボタン３ｔ、パノラマ合成画像作成ボタン３ｕ、平面図作成ボタン３ｖ、カメラ設置位置検討ボタン３ｗがある。
【００１１】
次に、このカメラ撮影推定方法の手順について図３を参照して説明する。図３は、カメラ撮影範囲定方法の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、カメラを設置する予定の現場で、写真撮影を行う。用意するものは、デジタルカメラ、三脚である。
写真撮影は、図４に示すように、２本の道路が交差している交差点の監視カメラを設置しようと予定する一隅から３方向の道路を含む様子を撮影する。以下、左側、中央、右側画像と称す。
このとき、デジタルカメラを設置する位置は、点Ａのように、撮影した画像に、監視カメラの設置される地点の地面を含む位置とする。そして、デジタルカメラの撮影方向を首振りだけで変えられるように、この点Ａでデジタルカメラを三脚に支持する。例えば、図４の左下隅の歩道上のポールに監視カメラを設置する予定のときには、ポールの根元を含めて撮影できるようにポールから２〜３ｍ離れた点Ａにデジタルカメラを設置する。デジタルカメラのカメラ視点は水平面上にある。
【００１２】
そして、デジタルカメラを首振りすることにより、撮影される画像を隣接する画像と一部重畳するように撮影する。例えば２０％程度重畳ようにしながら３方向に対して撮影する。
また、１方向の撮影毎に、図５に示すように、後述する正しく作成された道路画像を作成するとき、複数枚の画像から車や歩行者など移動物体のない道路画像を作成できるように、撮影を少なくとも３回行う。
【００１３】
ステップＳ２において、後述する平面図を作成するときに使用するため、画像内に含まれる道路面上の線分（以下、寸法基準線分と称す。）２の寸法を計測する。用意するものは巻き尺である。このとき、推定の精度を良くするために、交差点の四方で、異なる方向に少なくとも４つの寸法基準線分２の寸法を計測する。なお、交通量が多く車や歩行者が多い場合には、歩道上の物体間の寸法計測で代用してもよい。
例えば、図４に示すように、寸法基準線分２として４つの歩行者通路標識の長さや幅を計測する。
【００１４】
ステップＳ３において、コンピュータ１にデジタルカメラから撮影した画像を読み込み、メモリに保存する。
ステップＳ４において、移動物体としての車や歩行者の写り込んでいる撮影した画像から移動物体を除去した正しく作成された道路画像を作成する。
まず、道路画像作成ボタン３ｑをクリックし、メモリに保存されている１方向、例えば、左側画像の３枚の画像を指定して読み出す。そして、キーボードの「スペース（右回り）」と「バックスペース（左回り）」で画像を順に閲覧しながら、正しく作成されていない部分があるかどうかを確認する。画像の中に寸法測定した地点が車や歩行者により撮影されていないとき、正しく作成されていない道路画像と判断する。例えば、図７（ａ）のように、交差点の歩行者通路標識の一部に車が撮影されており、正しく作成されていない部分がある場合、図７（ｂ）のように、その部分が正しい画像が写っている画像を表示し、正しく写っている部分をマウスで領域指定を行って矩形４を入力して指示する。そして、「道路画像反映確認」ダイアログボックスが表示されるので、「はい」をクリックする。この操作を繰り返して、図７（ｃ）のように、正しく作成された左側道路画像を作成する。
同様に、中央画像、右側画像に関しても、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、正しく作成された中央道路画像、右側道路画像を作成する。
そして、正しく作成された道路画像を、メモリに記憶する。
【００１５】
ステップＳ５において、正しく作成された３枚の道路画像からパノラマ合成画像を作成する。
まず、「道路画像１表示ボタン」３ｄをクリックして、左側道路画像を選択し、撮影したカメラパラメータと合わせて「道路画像１」と指定する。この操作を「道路画像２表示ボタン」３ｅ、「道路画像３表示ボタン」３ｆをそれぞれクリックして、中央道路画像、右側道路画像を「道路画像２」、「道路画像３」と指定する。
このように道路画像を指定すると、「道路画像１表示ボタン」３ｄ、「道路画像２表示ボタン」３ｅ、「道路画像３表示ボタン」３ｆをクリックすることにより道路画像を切り替えて表示することができる。
【００１６】
次に、左側道路画像と中央道路画像との重なっている部分内の同一物体が写っている点を２点順に指定する。
「道路画像１表示ボタン」３ｄ、「道路画像２表示ボタン」３ｅを押すことで左側道路画像と中央道路画像を切り替えて表示させ、重なっている部分内の同一物体が写っている点を２点探す。左側道路画像と中央道路画像とを対応付けする場合、中央道路画像の左上周辺の物体と、左下周辺の物体を指示する。
「道路画像１と２の対応付けを行うボタン」３ｓをクリックし対応付けモードに入り、次に、「道路画像１表示ボタン」３ｄをクリックし、図８（ａ）に示すように、左側道路画像を表示する。それから、「画面拡大ボタン」３ｋをクリックし画面拡大モードに入り、拡大表示したい部分にマウスの左クリックで、図８（ｂ）に示すように、矩形４を入力して囲む。それから、目印５にカーソルを合わせてクリックすると、図９（ａ）に示すように、赤の十字記号と数字１が表示される。
次に、「画面サイズ合わせボタン」３ｎをクリックし画面拡大をリセットする。それから、「道路画像２表示ボタン」をクリックし中央道路画像を表示する。次に、「画面拡大ボタン」３ｋをクリックし画面拡大モードに入り、拡大表示したい部分にマウスの左クリックで矩形を入力して囲む。それから、目印５にカーソルを合わせてクリックすると、図９（ｂ）に示すように、赤の十字記号と数字１が表示される。
【００１７】
また、左側道路画像と中央道路画像との異なる目印を用いて、赤の十字記号と数字２を指定する。
また、中央道路画像と右側道路画像とにそれぞれ２つの緑の十字記号を指定する。
その結果、図１１に示すように、左側道路画像、中央道路画像および右側道路画像が４つの目印５により対応付けられる。
【００１８】
次に、パノラマ合成画像を作成し、保存する。
「パノラマ合成画像作成ボタン」３ｕをクリックすると、パノラマ合成画像が作成され、図１２に示すように表示される。
画像座標上の左側道路画像、中央道路画像、右側道路画像の画像座標をカメラ内部パラメータとカメラ外部パラメータとを用い、透視カメラモデルを採用して、カメラ座標上に変換する。
それから、赤の十字記号同士がカメラ座標上の同一座標になるように、中央道路画像の座標を変換し、次に、緑の十字記号同士がカメラ座標上の同一座標になるように、右側道路画像の座標を変換する。そして、左側道路画像、変換された中央道路画像、変換された右側道路画像を重ねて、カメラ座標上のパノラマ合成画像の画素データを作成する。
それから、１つにまとめられたカメラ座標上のパノラマ合成画像の画素データを逆変換を行って、画像座標上のパノラマ合成画像の画素データに変換する。
「パノラマ合成画像表示ボタン」３ｇをクリックするとパノラマ合成画像が表示される。
【００１９】
ステップＳ６において、パノラマ合成画像から道路を真上から見た平面図を作成する。
「平面図作成ボタン」３ｖをクリックすると、図１３（ａ）に示すように、平面図作成モードに切り替わる。
そして、図１３（ｂ）に示すように、作成する平面図上で横基準線にする線分７を入力する矩形４を拡大し、図１３（ｃ）に示すように、線分７の始点と終点とを順に左クリックして入力する。例えば、歩行者通路標識に沿う線分７を指定する。
次に、パノラマ合成画像中の鉛直な線分８を２本以上入力し鉛直方向の消失点を求める。鉛直な線分８の始点と終点を順に左クリックして入力し、これらを繰り返して、図１４に示すように、４本の鉛直な線分８を入力する。なお、鉛直な線分８は、少なくとも２本入力する。
次に、図１５（ａ）に示すように、寸法が計測された線分を矩形４で囲み画像を拡大する。そして、図１５（ｂ）に示すように、寸法基準線分２の始点と終点を順に左クリックして入力し、表示される「寸法入力ダイアログボックス」から計測された値を入力する。
次に、「平面図表示ボタン」３ｈをクリックすると図１６に示すように、平面図が表示される。
【００２０】
ステップＳ７において、平面図を用いてカメラ設置位置の検討を行い、画像範囲を推定する。
「カメラ設置位置検討ボタン」３ｗをクリックすると、カメラ設置位置検討モードに切り替わる。
「図面拡大ボタン」３ｋをクリックし、平面図での基準の長さとする寸法基準線分２が写っている領域を図１７（ａ）に示すように、矩形４で囲み画像を拡大する。それから、図１７（ｂ）に示すように、寸法基準線分２の始点と終点を順に左クリックして、寸法基準線分２の位置を入力し、寸法基準線分２の長さをダイアログボックスから入力する。
次に、図１８（ａ）に示すように、カメラ設置予定地点の真下の地面上の点９をクリックする。
次に、図１８（ｂ）に示すように、カメラの光軸上の点６をクリックする。
次に、表示される「監視カメラのカメラパラメータの入力ダイアログボックス」で設置するカメラの内部パラメータを選択して入力する。
次に、「カメラ設置位置検討ダイアログボックス」からカメラ角度および俯角とカメラ位置とを入力する。
そうすると、入力されたカメラ位置に設置され、入力されたカメラ角度に光軸を有するカメラから撮影される図１９に示すような画像が生成され、画像の中に視野が四角形で囲まれて表される。
【００２１】
このようにカメラ位置およびカメラ角度を可変し、所望の道路領域が視野内に含まれているか否かを判断することができる。また、カメラの異なる内部パラメータを想定して、画像範囲を推定することにより、監視に必要とするカメラを選択することができる。
【００２２】
このように内部パラメータと外部パラメータが既知のカメラにより容易に撮影が行える地点から撮影した画像データに、寸法基準線分、横基準線分および鉛直線分を入力し、その画像データを変換して平面図を一旦作成し、その平面図から仮想的に位置および俯角が指定されたカメラから撮影される画像に変換し、カメラの視野範囲を入力して、カメラがそのとき撮影する範囲を推定するので、別に足場を組み立てたり、交通を制限したりする必要がなく、手間が少なくて済み、費用も安くあげることができる。
【００２３】
また、複数の画像から合成されたパノラマ合成画像を元に、カメラが撮影する画像を推定するので、上空から幅広く眺めたときの画像も推定することができる。
また、異なるカメラの内部パラメータや視野範囲を指定することにより、適切なカメラの選定も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係わるコンピュータの機能ブロック図である。
【図２】コンピュータの画面上に表示される操作用ボタンである。
【図３】カメラ撮影範囲定方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】交差点の地図上に表した撮影するデジタルカメラの視野範囲である。
【図５】デジタルカメラにより撮影した３方向の３枚の画像である。
【図６】交差点の地図上に表した寸法が計測された寸法基準線分である。
【図７】正しく作成された左道路画像に修正する様子を説明するための左側画像である。
【図８】正しく作成された中央道路画像と右側道路画像とである。
【図９】目印を付ける部分を拡大する様子を説明するための左側道路画像である。
【図１０】目印を付ける説明するための左側道路画像である。
【図１１】パノラマ合成を行う様子を説明するための並べられた左側道路画像、中央道路画像、右側道路画像である。
【図１２】パノラマ合成画像である。
【図１３】横基準線分を特定する様子を説明するパノラマ合成画像である。
【図１４】鉛直線分が特定されたパノラマ合成画像である。
【図１５】寸法基準線分を特定する様子を説明するパノラマ合成画像である。
【図１６】平面図である。
【図１７】寸法基準線分を指定する様子を説明するためのパノラマ画像である。
【図１８】カメラ設置位置およびカメラの光軸の角度を指定する様子を説明するためのパノラマ画像である。
【図１９】推定された画像範囲が表示された画像である。
【符号の説明】
【００２５】
１  コンピュータ、２  寸法基準線分、３ａ  新規ファイル作成ボタン、３ｂ  画像保存ボタン、３ｃ  画面印刷ボタン、３ｄ〜３ｆ  道路画像表示ボタン、３ｇ  パノラマ合成画像表示ボタン、３ｈ  平面図表示ボタン、３ｊ  カメラ設置位置検討画面表示ボタン、３ｋ  画面拡大ボタン、３ｍ  画面縮小ボタン、３ｎ  画面サイズ合せボタン、３ｐ  画面移動ボタン、３ｑ  道路画像作成ボタン、３ｓ  道路画像１と２の対応付けボタン、３ｔ  道路画像２と３の対応付けボタン、３ｕ  パノラマ合成画像作成ボタン、３ｖ  平面図作成ボタン、３ｗ  カメラ設置位置検討ボタン、４  矩形、５  目印、６  （カメラの光軸上の）点、７  横基準線分、８  鉛直線分、９  （地面上の）点、１０  画像修正手段、１１  パノラマ合成画像作成手段、１２  平面図作成手段、１３  画像範囲推定手段、１４  記憶手段。
【図１】
0004705485.tif 000002
【図２】
0004705485.tif 000003
【図３】
0004705485.tif 000004
【図４】
0004705485.tif 000005
【図５】
0004705485.tif 000006
【図６】
0004705485.tif 000007
【図７】
0004705485.tif 000008
【図８】
0004705485.tif 000009
【図９】
0004705485.tif 000010
【図１０】
0004705485.tif 000011
【図１１】
0004705485.tif 000012
【図１２】
0004705485.tif 000013
【図１３】
0004705485.tif 000014
【図１４】
0004705485.tif 000015
【図１５】
0004705485.tif 000016
【図１６】
0004705485.tif 000017
【図１７】
0004705485.tif 000018
【図１８】
0004705485.tif 000019
【図１９】
0004705485.tif 000020