(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態とし、前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止して配置させてから校正する距離画像センサの校正装置であって、
前記距離画像センサの検出範囲内に設置されるとともに、第１平面と、当該第１平面とは異なる第２平面と、前記第１平面及び第２平面が交差する交差部と、前記第１平面にて前記交差部と交差する第１の平面端部と、前記第２平面にて前記交差部と交差する第２の平面端部と、前記交差部・第１の平面端部・第２の平面端部が交差する交点とを有する校正指標と、
距離画像データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取部と、
前記距離画像データに基づいて、前記校正指標の前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの平面、及び前記交点を前記三次元基準座標系において特定する平面特定部と、
特定された前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算部と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算部と、
前記三次元基準座標系における交点の交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、
前記回転量と、前記並進量とを用いて、校正データを生成する校正データ生成部と、
を備える距離画像センサの校正装置。
【請求項２】
前記距離画像データから、前記校正指標の位置情報と前記移動体の位置情報と前記校正指標の姿勢情報とに基づいて前記第１平面と前記第２平面とに属する前記距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部をさらに備え、
前記平面特定部は、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する請求項１に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項３】
前記校正指標は、前記交差部を、前記三次元基準座標系における既知の位置に有して構成され、
前記平面特定部は、さらに、前記交差部と交差する前記第１の平面端部、及び前記第２の平面端部を特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算部は、前記平面特定部で特定された前記第１平面、前記第２平面、前記第１の平面端部、及び前記第２の平面端部の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項１に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項４】
前記校正指標は、さらに前記第１平面及び前記第２平面とは異なる第３平面を有すると共に、これら３つの平面が交差する交点を有して構成され、
前記平面特定部は、さらに前記第３平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算部は、前記平面特定部で特定された前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項１又は２に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項５】
前記距離画像データから、前記第１平面と前記第２平面とに属する距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部は、さらに前記第３平面に属する距離情報を抽出し、
前記平面特定部は、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する請求項４に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項６】
前記第１平面及び前記第２平面は、互いに直交する平面である請求項１〜５の何れか一項に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項７】
前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面は互いに直交する請求項４又は５に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項８】
前記校正指標が有する平面の内の少なくとも１つは、前記三次元基準座標系における１つの軸に対して直交又は平行する状態で設置される請求項１〜７の何れか一項に記載の距離画像センサの校正装置。
【請求項９】
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正方法であって、
前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止させる移動体設置工程と、
前記距離画像センサの検出範囲内に設置されるとともに、第１平面と、当該第１平面とは異なる第２平面と、前記第１平面及び第２平面が交差する交差部と、前記第１平面にて前記交差部と交差する第１の平面端部と、前記第２平面にて前記交差部と交差する第２の平面端部と、前記交差部・第１の平面端部・第２の平面端部が交差する交点とを有する校正指標を、静止状態にある前記移動体との位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において特定された状態で前記検出範囲内に設置する校正指標設置工程と、
前記移動体が前記所定位置に静止する状態で前記距離画像センサにより生成され、前記校正指標が含まれる距離画像データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取工程と、
前記距離画像データに基づいて、前記校正指標の前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの平面、及び前記交点を前記三次元基準座標系において特定する平面特定工程と、
特定された前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算工程と、
前記三次元基準座標系における交点の交点座標を演算する交点座標演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記校正指標の位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算工程と、
前記回転量と、前記並進量とを用いて、校正データを生成する校正データ生成工程と、を備える距離画像センサの校正方法。
【請求項１０】
前記校正指標は、さらに前記第１平面及び前記第２平面とは異なる第３平面を有し、
前記平面特定工程は、さらに前記第３平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記交点座標演算工程は、前記平面特定工程で特定された前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する請求項９に記載の距離画像センサの校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正装置及び校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の安全性の向上、操作性の向上のために車両周辺の状況を検出して運転者を支援する種々の取り組みが実施されている。このため、車両には濃淡画像センサや距離画像センサなど、車両周辺の視覚イメージや三次元情報が検出可能な種々のセンサが搭載される。また、ロボットなどにおいても、人間の目の代わりとなるこれらのセンサが多用される。車両やロボットなどの移動体に、これらのセンサが搭載され、当該移動体の移動中に周辺状況の三次元的な特徴を認識する場合、移動体を基準とする座標系に対してセンサ位置や姿勢が正確に校正されていることが望ましい。三次元の状況を検出することが可能な距離画像センサは、移動体の周辺状況を検出するセンサとして使用されることが多く、高い精度の校正が要求される。
【０００３】
下記に示す特許文献１には、距離画像センサの一種としての三次元計測装置を校正する方法が記載されている。これによれば、校正（較正）用対象物としての測定板を当該三次元計測装置に対して移動させる。移動の種類は、ヨー回転、ピッチ回転、及び前後移動である。それら各移動点における距離画像を当該三次元計測装置にて取得し、各画素の距離画像値に基づいて三次元座標値を求める。そして、この三次元座標値から校正値を得るというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４７９２０号公報（第２〜８段落、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この方法は測定板を移動させる必要があり、測定板の移動精度が校正精度に影響する。測定板の移動精度を向上させるには、測定板の移動手段を綿密に制御する必要が生じ、校正システムの大規模化を招く。また、校正に要する時間も長くなる。移動体が自動車などの場合、生産ラインで実施される校正作業に多くの時間を割くことは生産効率の観点からも好ましくない。また、上記方法は、三次元計測装置単体の校正であるので、三次元計測装置を移動体に搭載した状態で校正を行うものではない。三次元計測装置（距離画像センサ）単独では、高い精度で校正されていても、移動体への設置の際に移動体の基準座標系に対して、距離画像センサの座標系がずれる場合がある。従って、距離画像センサの校正は、移動体に搭載された状態で実施されることが好ましい。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、簡単なシステム構成により、移動体に取り付けられた距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正することのできる校正装置及び校正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る距離画像センサの校正装置の特徴構成は、
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正装置であって、
第１平面と当該第１平面とは異なる第２平面とを有して構成される校正指標の位置情報、所定位置において静止状態にある前記移動体の位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において既知の状態であり、
前記検出範囲内に設置された当該校正指標が含まれる距離画像データである校正対象データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取部と、
前記校正対象データに基づいて、前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの平面を前記三次元基準座標系において特定する平面特定部と、
特定された前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算部と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算部と、を備える点にある。
【０００８】
１つの平面を特定することにより、当該平面の法線を回転軸とする回転を除き、三次元空間上で当該法線に直交する２つの軸を回転軸とする回転を検出することができる。本構成によれば、第１平面とこの第１平面とは異なる第２平面とが特定される。両平面は異なる平面であるから、法線も異なる。一方の平面の法線を回転軸とする回転は、当該一方の平面に基づいて検出することはできないが、他方の平面に基づいて検出することができる。従って、三次元空間において直交する３つの軸のそれぞれに対する回転を検出することができる。つまり、三次元基準座標系における距離画像センサの回転量を、当該距離画像センサが移動体に搭載された状態で演算することができる。平面の特定、法線ベクトルの演算は、ＣＰＵなどの演算装置により、比較的軽い負荷で実行可能であるから、簡単なシステム構成で距離画像センサの校正装置を提供することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、前記校正対象データから、前記校正指標の位置情報と前記移動体の位置情報と前記校正指標の姿勢情報とに基づいて前記第１平面と前記第２平面とに属する前記距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部をさらに備え、
前記平面特定部が、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定すると好適である。
【００１０】
校正指標は、三次元基準座標系において所定の位置に配置される。従って、距離画像センサのずれを考慮しても、距離画像センサの座標系において予測可能な位置に校正指標が配置されていることになる。これは、特定すべき平面の距離画像データが存在するおおよその座標が、既知であることを示す。従って、校正対象データから、特定すべき平面に属する距離情報を予め抽出することで、対象外のデータを省き、平面を特定するための演算を高速化することができる。
【００１１】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、
前記校正指標が、前記第１平面と前記第２平面とが交差する交差部を有すると共に、少なくとも前記第１平面及び前記第２平面の内の一方の平面端部と前記交差部とが交差する交点を、前記三次元基準座標系における既知の位置に有して構成され、
前記平面特定部が、さらに、前記交差部と交差する前記平面端部を特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第１平面及び前記第２平面及び前記平面端部の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、を備えることができる。
【００１２】
距離画像センサの三次元基準座標系における並進のずれを検出するには、校正指標の所定の１点を特定し、この点のずれを算出する必要がある。校正指標が第１平面と第２平面とが交差する交差部を有している場合、両平面を特定すれば交差部も特定される。さらに、交差部と交差する第１平面又は第２平面の平面端部を特定すれば、交差部と平面端部とが交差する交点が特定できる。従って、この点を対象とすれば、距離画像センサの並進量を検出することができる。
【００１３】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、
前記校正指標が、さらに前記第１平面及び前記第２平面とは異なる第３平面を有すると共に、これら３つの平面が交差する交点を有して構成され、
前記平面特定部が、さらに前記第３平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算部と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算部と、を備えることができる。
【００１４】
上述したように、距離画像センサの三次元基準座標系における並進のずれを検出するには、校正指標の所定の１点を特定し、この点のずれを算出する必要がある。校正指標を互いに異なる３つの平面を有して構成し、この３つの平面を特定すると、特定された３つの平面が交差する交点を特定することができる。校正指標の平面端部を特定するためには、距離画像センサの解像度が高いことが望ましい。しかし、３つの平面を持つ校正指標を用いる場合には、端部を特定する必要がなく、３つの平面が特定されれば足りるので、距離画像センサにはそれほど高い解像度は要求されない。従って、種々の距離画像センサの校正に適用することができる。
【００１５】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、
前記校正対象データから、前記第１平面と前記第２平面とに属する距離情報をそれぞれ抽出する距離情報抽出部が、さらに前記第３平面に属する距離情報を抽出し、
前記平面特定部が、抽出された前記距離情報を用いて平面を特定する構成とすることができる。
【００１６】
上述したように、校正指標は、三次元基準座標系において所定の位置に配置される。従って、距離画像センサのずれを考慮しても、距離画像センサの座標系において予測可能な位置に校正指標が配置されていることになる。校正対象データから、特定すべき平面に属する距離情報を予め抽出することで、対象外のデータを省き、平面を特定するための演算を高速化することができる。
【００１７】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、前記校正指標が前記第１平面及び前記第２平面を有して構成される際に、前記第１平面及び前記第２平面が、互いに直交する平面であると好適である。また、前記校正指標が前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面を有して構成される際に、前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面が互いに直交する平面であると好適である。
【００１８】
三次元基準座標系は、直交座標系であるので、特定すべき平面が互いに直交する関係にあると、演算が容易となる。
【００１９】
また、本発明に係る距離画像センサの校正装置は、前記校正指標が有する平面の内の少なくとも１つが、前記三次元基準座標系における１つの軸に対して直交又は平行する状態で設置されるとよい。
【００２０】
平面が三次元基準座標系の１つの軸に対して直交又は平行していると、演算が容易となる。特に１つの軸に対して平行している場合には、１軸分については演算を省くことが可能となり、さらに演算負荷が抑制される。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る距離画像センサの校正方法の特徴は、
移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、当該検出した距離情報から距離画像データを生成する距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正する距離画像センサの校正方法であって、
前記移動体を三次元基準座標系における所定位置において静止させる移動体設置工程と、
第１平面と当該第１平面とは異なる第２平面とを有して構成される校正指標を、静止状態にある前記移動体との位置情報、及び当該校正指標の姿勢情報が三次元基準座標系において特定された状態で前記検出範囲内に設置する校正指標設置工程と、
前記移動体が前記所定位置に静止する状態で前記距離画像センサにより生成され、前記校正指標が含まれる距離画像データである校正対象データを前記距離画像センサから受け取るデータ受取工程と、
前記校正対象データに基づいて、前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの平面を前記三次元基準座標系において特定する平面特定工程と、
特定された前記第１平面及び前記第２平面のそれぞれの前記三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記姿勢情報と前記法線ベクトルとに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの回転量を演算する回転量演算工程と、を備える点にある。
【００２２】
１つの平面を特定することにより、当該平面の法線を回転軸とする回転を除き、三次元空間上で当該法線に直交する２つの軸を回転軸とする回転を検出することができる。本方法によれば、第１平面とこの第１平面とは異なる第２平面とが特定される。両平面は異なる平面であるから、法線も異なる。一方の平面の法線を回転軸とする回転は、当該一方の平面に基づいて検出することはできないが、他方の平面に基づいて検出することができる。従って、三次元空間において直交する３つの軸のそれぞれに対する回転を検出することができる。つまり、三次元基準座標系における距離画像センサの回転量を、当該距離画像センサが移動体に搭載された状態で演算することができる。尚、本発明に係る距離画像センサの校正方法は、上述した距離画像センサの構成装置に関する作用効果、及び全ての追加的特徴とその作用効果を備えることができるものである。
【００２３】
また、本発明に係る距離画像センサの校正方法は、
前記校正指標が、さらに前記第１平面及び前記第２平面とは異なる第３平面を有し、
前記平面特定工程が、さらに前記第３平面を前記三次元基準座標系において特定するものであり、さらに、
前記平面特定部で特定された前記第１平面、前記第２平面及び前記第３平面の前記三次元基準座標系における交点座標を演算する交点座標演算工程と、
前記三次元基準座標系における前記位置情報と前記交点座標とに基づいて、前記三次元基準座標系における前記距離画像センサの並進量を演算する並進量演算工程と、を備えることができる。
【００２４】
距離画像センサの三次元基準座標系における並進のずれを検出するには、校正指標の所定の１点を特定し、この点のずれを算出する必要がある。校正指標を互いにことなる３つの平面を有して構成し、この３つの平面を特定すると、特定された３つの平面が交差する交点を特定することができる。従って、この点を対象とすれば、距離画像センサの並進量を検出することができる。尚、本発明に係る距離画像センサの校正方法は、上述した距離画像センサの構成装置に関する作用効果、及び全ての追加的特徴とその作用効果を備えることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、移動体に取り付けられ、検出範囲において方位ごとの距離を検出し、二次元の距離画像データを生成する距離画像センサを校正する校正装置に関するものである。ここで、距離画像センサとは、所定の基準座標系の原点を基準として、所定の視野内での方位ごとの距離を測定するセンサである。つまり、一般的な画像センサが画素ごとに輝度値などを有して濃淡画像としての二次元データを形成するのに対し、距離画像センサは画素ごとに距離値（距離画像データ）を有して距離画像としての二次元データ形成する。つまり、二次元画像平面の各画素について、輝度値ではなく、いわゆる奥行き情報が対応しているような二次元データとして形成される。各画素は、基準座標の原点からの方位と距離とを情報として持つことから、基準座標の原点からのベクトル量の集まりが、距離画像データということができる。
【００２６】
例えば、ポイントセンサの一種であるスキャン型レーザレーダは、アクティブ型の距離画像センサの好適な一例である。スキャン型レーザレーダは、検出範囲内を走査することによって、画素ごとの距離情報を取得して、二次元の距離画像データを生成する。また、ＣＣＤ（charge coupled device）やＣＩＳ（CMOS image sensor）などにより取得された濃淡画像をステレオ画像処理することによって距離情報を取得して距離画像を生成するステレオ画像処理装置は、パッシブ型の距離画像センサの好適な一例である。また、近赤外の投光ＬＥＤなどの光源と、近赤外に感度を有し、照射した光が反射して返ってくる到達時間を画素ごとに計測可能な特殊ＣＣＤなどとを用いたセンサもアクティブ型の距離画像センサの好適な一例である。
【００２７】
図１は、移動体としての車両４０と車両４０に搭載された距離画像センサ２０との回転ずれを示す説明図である。図１において、ＸＭ軸及びＺＭ軸は、車両４０を基準とする三次元直交座標系における２つの座標軸を示している。図１において、紙面の裏面から表面に向かい、紙面に直交する方向がＹＭ軸である。ＸＳ軸及びＺＳ軸は、距離画像センサ２０を基準とする三次元直交座標系における２つの座標軸である。図１において、紙面の裏面から表面に向かい、紙面に直交する方向がＹＳ軸である。距離画像センサ２０のＺＳ軸は、画像センサにおける光学中心に相当する主軸である。尚、車両を基準とする座標系のＺＭ軸は、一般的には１８０度反対方向の紙面右方向に定義される場合が多いが、本発明の説明を容易にするために、距離画像センサのＺＳ軸と同方向としている。図中の符号Ｖは、距離画像センサ２０の視野、即ち検出範囲である。
【００２８】
距離画像センサ２０は、理想的には、ＸＭ軸とＸＳ軸、ＹＭ軸とＹＳ軸、ＺＭ軸とＺＳ軸とが平行となる状態で車両４０に搭載される。しかし、機械的な公差を高精度に管理することは困難であり、現実には各軸が非平行となってずれが生じることになる。図１においては、距離画像センサ２０の主軸ＺＳが、図示時計回りにθＰずれたＺ’Ｓとなる場合を例示している。図１では、平面の紙面に表現する関係上、ＸＳ−ＺＳ平面上において、つまりＹＳ軸を回転軸として回転しているように見えるが、実際には、全ての軸を回転軸として三次元的に回転する。
【００２９】
図１から明らかであるように、回転ずれに伴う検出位置のずれは、距離画像センサ２０から離れるほど大きくなる。従って、距離画像データにより特定される座標値にも誤差が生じることとなる。距離画像センサ２０が車両４０に搭載される場合、運転支援や駐車支援に距離画像データが利用される。この際、当然ながら誤差が少ない方が好ましい。しかし、上述したように機械的な公差を高精度に管理することは現実的ではない。そこで、距離画像センサ２０が車両４０に搭載された状態において当該距離画像センサ２０の姿勢、即ち座標系の回転に関する情報を取得して距離画像データが補正される。本実施形態では、このように座標系の回転に関する情報を取得することを、距離画像センサ２０の校正と称する。校正に際しては、後述するように、所定の校正指標が利用される。
【００３０】
図２は、校正指標３０の配置例を示す説明図である。図２に示すように、校正指標３０は、第１平面Ｐ１と当該第１平面Ｐ１とは異なる第２平面Ｐ２とを有して構成される。校正指標３０の構成は、後述するように図２に示す例に限定されないが、このように校正指標３０を構成する工程は、校正指標構成工程である。距離画像センサ２０の校正に際して、移動体としての車両４０は、三次元基準座標系における所定位置において静止して配置される。この工程は、本発明の移動体設置工程に相当する。移動体としての車両は、輪留めなどを利用して比較的高い機械的公差の範囲内で、所定位置に設置される。三次元基準座標系は、種々の座標系を採用することが可能であるが、本実施形態においては、車両４０を基準とする座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）を三次元基準座標系とする。
【００３１】
校正指標３０は、静止状態にある車両４０との位置情報、及び当該校正指標３０の姿勢情報が三次元基準座標系において特定された状態で距離画像センサ２０の検出範囲内Ｖに設置される。この工程は、本発明の校正指標設置工程に相当する。実際には、生産工場、整備工場などにおいて、校正指標３０は固定的に設置されており、校正対象となる車両４０が当該工場に入庫する。従って、実際には、車両４０を静止させる位置に対して校正指標３０の位置及び姿勢が特定され、車両４０は、車両４０を静止させる位置に対して高い精度で位置決めされる。これによって、車両４０を基準とする三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）において、車両４０及び校正指標３０の位置及び姿勢が特定される。
【００３２】
ここで、車両４０、校正指標３０、距離画像センサ２０のそれぞれを基準とする座標系の関係について、図３を利用して説明する。図３において、校正指標３０の有する面の内の１つ、第１平面Ｐ１を基準とする座標系を（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）とする。第１平面Ｐ１は、三次元基準座標系である車両４０基準の座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）のＸＭ−ＹＭ平面に平行に設置されている。第１平面Ｐ１を基準とする座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）のＺＴ軸と、三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）のＺＭ軸とは、平行であり方向が逆である。
【００３３】
上述したように、距離画像センサ２０が理想的に車両４０に設置された場合には、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）は三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）と平行であり、方向も同一である。即ち、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）は三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）が所定量、並進したものと考えることができる。従って、第１平面Ｐ１を基準とする座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）のＺＴ軸は、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）のＺＳ軸とも平行であり方向が逆である。
【００３４】
しかし、上述したように、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）は、三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）が所定量、並進したものと考えることはできず、並進成分及び回転成分の誤差を生じる。回転成分の誤差、つまり姿勢の誤差が距離画像データに与える影響は、並進成分の誤差、つまり位置の誤差が距離画像データに与える影響と比較して大きい。従って、ここでは、回転成分の誤差を校正する技術について説明する。
【００３５】
図４は、校正指標３０と距離画像センサ２０との間の回転を示す説明図である。校正指標３０と車両４０とは、回転成分の誤差なく設置されている条件とするので、校正指標３０と距離画像センサ２０との間の回転は、車両４０と距離画像センサ２０との間の回転と等価である。
【００３６】
はじめに、図４において、距離画像センサ２０が回転成分の誤差を有さない場合を考える。校正指標３０の第１平面Ｐ１が三次元基準座標系のＸＭ−ＹＭ平面に平行に設置されていることから、第１平面Ｐ１を基準とする座標系のＺＴ軸は、距離画像センサ２０の主軸である距離画像センサ２０の座標系のＺＳ軸とも平行であり方向が逆である。
【００３７】
次に、距離画像センサ２０がＹＳ軸回りに回転し、主軸がＺ’Ｓの方向を向いた場合には、主軸の方向であるＺ’Ｓは、第１平面Ｐ１を基準とする座標系のＺＴ軸とは平行ではなくなる。一方、主軸の回転を知らない距離画像センサ２０からは、校正指標３０の第１平面Ｐ１がＹＴ軸回りに回転して、ＺＴ軸がＺ’Ｔの方向をむいているように観測される。
【００３８】
上述したＺＳ軸とＺ’Ｓとの角度、及びＺＴ軸とＺ’Ｔとの角度は、距離画像センサ２０及び校正指標３０の何れの座標系においても同一のθＰである。図４では、距離画像センサ２０がＹＳ軸回りに回転した、いわゆるパン角のずれを例として説明したが、ＸＳ軸回りの回転（チルト角）やＺＳ軸回りの回転（ロール角）についても同様である。
【００３９】
尚、本実施形態においては、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）及び第１平面Ｐ１を基準とする座標系（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）の何れも、左手系を用いているが、互いにＺ軸が相対している。従って、幾何学的に自明であるが、回転方向については、以下に示すように相違が生じることに留意する必要がある。
ＸＴ軸回りに右回転  ：  ＸＳ軸回りに左回転
ＹＴ軸回りに右回転  ：  ＹＳ軸回りに右回転
ＺＴ軸回りに右回転  ：  ＺＳ軸回りに左回転
【００４０】
尚、図４に示した例において、校正指標３０の第１平面Ｐ１の法線ベクトルＺＮの方向は、距離画像センサ２０の主軸の方向Ｚ’Ｓに対して相対的にθＰだけ回転しているように見える。従って、校正指標３０の第１平面Ｐ１の法線ベクトルによって、距離画像センサ２０の回転を抽出することができる。
【００４１】
校正指標３０の平面を特定して、当該平面の法線ベクトルを求めることにより、距離画像センサ２０の回転を求めることが可能であるが、１つの平面からは２つの回転成分しか抽出することができない。この理由について、図５〜図７を利用して説明する。
図５は、平面Π１の垂直軸ｖを回転軸とする回転（パン角）を示しており、
図６は、平面Π１の水平軸ｈを回転軸とする回転（チルト角）を示しており、
図７は、平面Π１の法線ｎを回転軸とする回転（ロール角）を示している。
【００４２】
図５に示すように、平面Π１が垂直軸ｖを回転軸として平面Π２へパン角θＰだけ回転すると、その回転に応じて法線ベクトルＮ１もＮ２へとパン角θＰだけ回転する。また、図６に示すように、平面Π１が水平軸ｈを回転軸として平面Π２へチルト角θＴだけ回転すると、その回転に応じて法線ベクトルＮ１もＮ２へとチルト角θＴだけ回転する。しかし、図７に示すように、平面Π１が法線Ｎ（ｎ）を回転軸として平面Π２へロール角θＲだけ回転しても、法線ベクトルＮは変化しない。このように、１つの平面を観測するだけでは、三次元空間の全ての回転成分を抽出することはできない。
【００４３】
そこで、本発明では、第１平面Ｐ１と当該第１平面Ｐ１とは異なる第２平面Ｐ２とを有して校正指標３０が構成される。一方の平面では抽出できない回転成分は、当該一方の平面とは異なる他方の平面から抽出することが可能である。
【００４４】
以下、このような校正指標を用いた具体的な校正装置の構成、及び校正方法の手順について、説明する。図８は、本発明の距離画像センサの校正装置の構成例を模式的に示すブロック図である。車両４０は、距離画像センサ２０、距離画像センサ２０から距離画像データを受け取って画像処理を行う画像処理部５０、距離画像データを補正する校正データが記憶された校正データ記憶部６０とを備えている。画像処理部５０は、距離画像データを用いて、車両４０の周辺環境を認識する。例えば、画像処理部５０は、駐車場に駐車された駐車車両を認識して駐車区画を認識する駐車支援装置を構成する１つの機能部として車両４０に備えられる。校正データ記憶部６０に記憶される校正データは、図８に示した形態では画像処理部５０において用いられる。しかし、当然これに限定されることなく、距離画像センサ２０において校正データが用いられ、校正済みの距離画像データが画像処理部５０に送られる形態であってもよい。その他、校正部を設けて距離画像データを校正するようにしてもよい。
【００４５】
校正データは、本発明の校正装置に相当する校正演算部１０によって生成される。校正演算部１０は車両４０に搭載されていてもよいし、生産工場や整備工場など車両４０の外に設置されていてもよい。校正演算部１０が車両４０に搭載される場合には、距離画像センサ２０を制御するＥＣＵ（electric control unit）や、画像処理部５０を構成するマイクロコンピュータなどに内蔵されてもよい。また、校正演算部１０が車両４０の外に設置される場合には、距離画像センサ２０から出力される距離画像データを受け取り、生成された校正データを出力するインターフェイスが、車両４０と校正演算部１０との間に設けられる。
【００４６】
校正演算部１０は、校正対象データを受け取るデータ受取部１と、平面を三次元基準座標系において特定する平面特定部３と、法線ベクトルを演算する法線ベクトル演算部４と、距離画像センサ２０の回転量を演算する回転量演算部５とを備えて構成される。本実施形態では、校正演算部１０は、さらに、校正対象データから、検出対象の平面に属する距離情報を抽出する距離情報抽出部２と、距離画像センサ２０の回転量から校正データを生成する校正データ生成部６とを備えて構成される。
【００４７】
データ受取部１は、検出範囲Ｖ内に設置された校正指標３０が含まれる距離画像データである校正対象データを受け取る機能部である。データ受取部１が校正対象データを受け取る際には、車両４０は所定位置において静止状態にある。第１平面Ｐ１と第１平面Ｐ１とは異なる第２平面Ｐ２とを有して構成される校正指標３０と車両４０との位置情報は、三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）において特定された状態である。また、校正指標３０の姿勢情報も、三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）において特定された状態である。データ受取部１が、距離画像データである校正対象データを受け取る工程は、本発明のデータ受取工程に相当する。
【００４８】
平面特定部３は、校正対象データに基づいて、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２のそれぞれの平面を三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）において特定する機能部である。はじめに、平面特定部３は、校正対象データの中からランダムに３つの画素データ（距離データ）を選択する。画素データはベクトル値であるから方位と距離値とを有する。従って、各点について、三次元基準座標系における座標値が得られる。次に、平面特定部３は、各点の座標値を下記(1)式で示す平面の方程式に代入し、３つの方程式を得る。
【００４９】
【数１】
0005278728.tif 000002
【００５０】
そして、平面特定部３は、３つの方程式からなる連立方程式を解き、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つのパラメータを得て、平面Ｐ（Ｐ１、Ｐ２）の仮平面ＰＴＭＰを決定する。次に、平面特定部３は、各画素データが仮平面ＰＴＭＰに対してどの程度適合するかを判定し、適合する画素数をカウントする。ここで、適合の程度は、仮平面ＰＴＭＰからのユークリッド距離が所定のしきい値以内であることなどを条件として判定される。平面特定部３は、順次、異なる３点をランダムに選択し、カウント値、即ち適合度が最大となる仮平面ＰＴＭＰを平面Ｐとして特定する。平面特定部３が平面Ｐを特定するこの工程は、本発明の平面特定工程に相当する。
【００５１】
距離画像センサ２０の検出範囲Ｖは、校正指標３０を充分に含む広い範囲である。従って、検出範囲Ｖの全ての範囲を対象として、上記のような平面を特定する演算を行うと演算時間を要する。そこで、距離情報抽出部２により、校正対象データから、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とに属する距離情報をそれぞれ抽出し、平面特定部３が、抽出された距離情報に基づいて平面Ｐ（Ｐ１、Ｐ２）を特定すると好適である。第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とは、三次元基準座標系（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）における座標値が既知である。距離画像センサ２０が回転成分の誤差を有していることから、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２との座標値を距離画像データ（校正対象データ）において特定することはできない。しかし、ある程度の画素群を、それぞれ第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２に関する属する距離情報として抽出することは可能である。このようにして、平面特定部３が、平面Ｐを適合させるためにサーチする画素群を、対象となる平面ごとに抽出することによって、演算負荷並びに演算時間を抑制することが可能となる。このような画素群の抽出は、平面特定工程に先立つ距離情報抽出工程において実行される。
【００５２】
尚、画素群の抽出は、上述したような座標値による集合のほか、以下に示す条件によって実施することも可能である。例えば、「奥行き方向（ベクトルの深さ）に差が少ない画素群」、「左右方向（パン方向）に差が少ない画素群」、「上下方向（チルト方向）に差が少ない画素群」などを条件とすることができる。どのような条件が適しているかについては、校正指標３０の構造や配置によって異なるので、適宜選択すると好適である。尚、校正指標３０の構造や配置についてのバリエーションの例については、図９〜図１４を用いて後述する。
【００５３】
また、本実施形態の校正指標３０のように、三次元基準座標系に対して第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２の座標系が、平行や直交する場合、平面特定部３が仮平面ＰＴＭＰの適合性を判定する際に、ユークリッド距離を演算する必要がなくなる。つまり、各軸に沿った距離がそのままユークリッド距離となるので、演算負荷が飛躍的に軽くなる。従って、校正指標３０が有する平面の内の少なくとも１つが、三次元基準座標系における１つの軸に対して直交又は平行する状態で設置されると好適である。さらに、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２が、互いに直交する平面であると、両平面が、三次元基準座標系における１つの軸に対して直交又は平行する状態で設置されることとなり、好適である。
【００５４】
平面特定部３により２つの平面Ｐ１及びＰ２が特定されると、法線ベクトル演算部４は、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２のそれぞれの三次元基準座標系における法線ベクトルを演算する。上記(1)式で示される平面の法線ベクトルは、平面を下記(2)式とおいて、次のように求められる。
【００５５】
【数２】
0005278728.tif 000003
【００５６】
(2)式の関数f(x,y,z)が０である点(x,y,z)における法線ベクトルは▽ｆである。従って、(3)式より、法線ベクトルは(4)式となる。
【００５７】
【数３】
0005278728.tif 000004
【００５８】
法線ベクトル演算部４は、このようにして、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２の法線ベクトルＮ１（［Ａ１，Ｂ１，Ｃ１］Ｔ）、Ｎ２（［Ａ２，Ｂ２，Ｃ２］Ｔ）を演算する。このようにして法線ベクトルを演算する工程は、本発明の法線ベクトル演算工程に相当する。
【００５９】
第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２は、異なる平面であるので、一方の平面がその法線方向を回転軸として回転した場合でも、他方の法線ベクトルにより回転量を抽出することが可能である。回転量演算部５は、三次元基準座標系における校正指標３０の姿勢情報と法線ベクトルＮ１及びＮ２とに基づいて、三次元基準座標系における距離画像センサ２０の回転量を演算する。校正データ生成部６は、演算された回転量に基づいて、回転行列などの校正データを生成する。生成された校正データは、校正データ記憶部６０に記憶される。距離画像センサ２０の回転量を演算する工程は、本発明の回転量演算工程に相当する。そして、回転量に基づいて校正データを生成する校正データ生成工程は、回転量演算工程を経て実行される。
【００６０】
上述したように、校正指標３０の構造や配置は、上記実施形態に限定されるものではない。以下、校正指標３０の構造や配置についてのバリエーションの例について、図９〜図１４を用いて説明する。
【００６１】
図９に示した校正指標３０の配置は、第２平面Ｐ２を水平面とした場合の例である。図９に示す配置を採用する場合、校正指標３０としては、図１２及び図１３に示すような形態のものが適用できる。図１３は、第２平面Ｐ２を床面としている。このように、必ずしも校正指標３０に２つの平面を形成することなく、適宜壁面や床面を利用して校正指標３０を校正してもよい。図１４は、第２平面Ｐ２を水平面とし、距離画像センサ２０の検出範囲Ｖを考慮して、台３２により校正指標３０を上方へオフセットさせた例である。
【００６２】
図１０は、平面Ｐを三次元基準座標系に直交及び平行させずに、校正指標３０が配置される場合の例である。校正指標３０には、図１１に示すような形態のものが適用可能である。平面Ｐが三次元基準座標系に対して直交及び平行していなくても、設置位置と姿勢とが既知であれば、直交・平行からのずれ量をオフセット値として、各平面Ｐの法線ベクトルを演算することができる。
【００６３】
また、上述したように、２つの平面は互いに直交していることが演算負荷上、好ましいが、異なる平面であれば、特に直交している必要はない。
【００６４】
〔第２実施形態〕
上述したように、距離画像センサ２０が有する取り付け誤差には、位置に関する誤差（並進誤差）と、姿勢に関する誤差（回転誤差）とが存在する。距離画像センサ２０によって得られる画像に対しては、回転誤差による影響の方が大きいため、上記第１実施形態では、回転誤差を校正する技術について詳述した。しかし、当然ながら距離画像センサ２０が車両４０に搭載された状態において当該距離画像センサ２０の姿勢及び位置、即ち座標系の回転及び並進に関する情報を取得して距離画像データが補正されることが好ましい。そこで、第２実施形態では回転誤差に加えて、並進誤差を校正する技術について説明する。第２実施形態では、座標系の回転及び並進に関する情報を取得することを、距離画像センサ２０の校正と称する。以下、並進誤差の校正について詳述し、回転誤差の校正については、上述した通りであるので、適宜説明を省略する。
【００６５】
並進移動は、図２に示す座標系の相関図において、三次元基準座標（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）の原点ＯＭと、距離画像センサ２０の座標系（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）の原点ＯＳとの関係により規定される。対応する点は、原点同士に限定されるわけではなく、任意の点を対応させることが可能である。例えば、校正指標３０の所定の１点の座標は、既知であるから、この既知の点が距離画像センサ２０の画素データとしてどのようなベクトル値を有するのかがわかれば、対応関係が明らかとなる。ただし、距離画像センサ２０の解像度は高くはない場合がある。このような場合には、距離画像データ上において直接、対象画素（座標）を特定すると誤差が大きくなる。
【００６６】
第１実施形態で用いた校正指標３０を用いて、並進誤差を特定するための対象点ＰＩを特定する原理について、図１５を利用して説明する。校正指標３０は、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とが交差する交差部ＬＩを有する。また、校正指標３０は、少なくとも第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２の内の一方の平面端部ＬＥ１又はＬＥ２と、交差部ＰＩとが交差する交点ＰＩを有して構成されている。この交点ＰＩは、三次元基準座標系において既知とすることができるから、距離画像データに基づいて交点ＰＩが特定できれば、並進誤差を演算することが可能となる。
【００６７】
第１実施形態において説明したように第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とは特定可能であるから、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２との交線、即ち交差部ＬＩは特定可能である。また、校正指標３０の全てが距離画像センサ２０の検出範囲Ｖに含まれていれば、平面端部ＬＥ１やＬＥ２は、距離画像データ上においてエッジとなる。従って、平面端部ＬＥ１やＬＥ２は、ガウシアンフィルタなどの公知のエッジ検出手法により、特定可能である。そして、平面端部ＬＥ１、ＬＥ２の少なくとも一方と、交差部ＬＩとが特定されれば、交点ＰＩも特定可能である。
【００６８】
尚、このようなエッジ検出の演算を伴う場合、平面端部ＬＥ１又はＬＥ２のコントラストが高いことが好ましい。校正指標３０は、第１実施形態の場合においても、面を正確に特定する上で、壁面などから一定の距離だけ離して設置されることが好ましい。第２実施形態においては、さらに校正指標３０と他のものとが混同されないように、校正指標３０が配置されることが好ましい。
【００６９】
図１６は、回転及び並進を校正可能な距離画像センサの校正装置の構成例を模式的に示すブロック図である。図８に示した第１実施形態のブロックに対して、校正演算部１０に、交点座標演算部７と並進演算部８とが加えられている点が相違する。後述するように、平面特定部３、校正データ生成部６以外の各機能部については、第１実施形態と同様であるから、説明を省略する。
【００７０】
尚、第２実施形態においては、距離情報抽出部２において、校正対象データから、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とに属する距離情報をそれぞれ抽出する場合に、範囲を絞り込まない方が好ましい。平面を特定する上では、平面端部ＬＥ１、ＬＥ２の近傍の画素データがなくても問題は少なく、逆に、画素データが乱れる可能性がある平面端部ＬＥ１、ＬＥ２の近傍の画素データを用いない方が好ましい場合がある。しかし、本第２実施形態では、平面端部ＬＥ１、ＬＥ２を特定する必要があるため、距離情報抽出部２において平面を特定する範囲を絞り込まない方が好ましい。
【００７１】
平面特定部３は、第１実施形態において説明した機能に加え、さらに、交差部ＰＬと交差する平面端部ＬＥ１、ＬＥ２を特定する。即ち、平面特定部３は、公知のエッジ検出手法などを用いて、平面端部ＬＥ１、ＬＥ２を特定する（平面特定工程）。
【００７２】
平面特定工程の後、交点座標特定工程が実施される。交点座標演算部７は、平面特定部３で特定された第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２及び平面端部ＬＥ１、ＬＥ２の三次元基準座標系における交点ＰＩの座標を演算する機能部である。具体的には、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２に基づいて、交差部ＰＬを特定し、交差部ＰＬと平面端部ＬＥ１、ＬＥ２との交点ＰＩの座標を演算する。
【００７３】
交点座標特定工程の後、並進量演算工程が実施される。並進量演算部８は、三次元基準座標系における校正指標３０の位置情報と交点ＰＩの座標とに基づいて、三次元基準座標系における距離画像センサの並進量を演算する機能部である。
【００７４】
並進量演算工程と平行して、あるいは時分割処理により実行される回転量演算工程及び並進量演算工程の後、校正データ生成工程が実施される。校正データ生成部６は、回転量演算部５で求めた回転量と、並進量演算部８で求めた並進量とを用いて、校正データを生成する。生成された校正データは、校正データ記憶部６０に記憶される。
【００７５】
〔第３実施形態〕
第２実施形態においては、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２の内の一方の平面端部ＬＥ１又はＬＥ２をエッジ検出手法などによって検出することによって交点ＰＩを特定した。しかし、距離画像センサ３０の解像度や、校正指標３０が設置される環境によっては、エッジ検出の誤差が多くなる場合がある。そこで、第３実施形態においては、より確実に並進誤差を校正できる実施形態について説明する。
【００７６】
図１７は、第３実施形態において使用される校正指標３０の一例を示す斜視図である。図１７に示すように、この校正指標３０は、第１実施形態の校正指標３０に対し、さらに第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２とは異なる第３平面Ｐ３を有すると共に、これら３つの平面が交差する交点ＰＩを有して構成される。
【００７７】
第３実施形態に係る校正演算部１０は、図１６に示し、第２実施形態において説明したものと同じである。データ受取部１の機能については、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。距離情報抽出部２は、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２に加えて、第３平面Ｐ３に属する距離データを抽出する点で第１実施形態及び第２実施形態と相違するが、その他の点については同様の機能である。平面特定部３は、第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２に加えて、さらに第３平面Ｐ３を三次元基準座標系において特定する。平面の特定方法については、第１実施形態で説明したものと同様である。法線ベクトル演算部４は、３つの平面の内、少なくとも２つの平面の法線ベクトルを演算する。回転量演算部５は、少なくとも２つの法線ベクトルに基づいて、回転量を演算する（回転量演算工程）。
【００７８】
交点座標演算部７は、平面特定部で特定された第１平面Ｐ１、第２平面Ｐ２及び第３平面Ｐ３の三次元基準座標系における交点ＰＩの座標を演算する。この工程は、本発明の交点座標演算工程に相当する。並進量演算部８は、三次元基準座標系における校正指標３０位置情報と交点ＰＩの座標とに基づいて、三次元基準座標系における距離画像センサ２０の並進量を演算する。この工程は、本発明の並進量演算工程に相当する。
【００７９】
回転量演算工程及び並進量演算工程の後、校正データ生成工程が実施される。校正データ生成部６は、回転量演算部５で求めた回転量と、並進量演算部８で求めた並進量とを用いて、校正データを生成する。生成された校正データは、校正データ記憶部６０に記憶される。
【００８０】
このように、第３平面Ｐ３を有する校正指標３０を用いることにより、回転量と並進量とをほぼ同じ処理によって演算することができる。尚、校正指標３０は、図１７に例示した構成に限定されず、図１８に示すように構成することも可能である。図１８に示した構成指標３０は、第３平面Ｐ３を床面で代用したものである。このような校正指標３０を用いる場合には、第１実施形態で使用した校正指標３０を転用することも可能である。校正演算部１０がマイクロコンピュータなどによって構成される場合、校正指標３０などのハードウェアを変更することなく、回転誤差に加えて並進誤差を校正することが可能な校正装置へアップグレードすることが可能である。
【００８１】
尚、第１実施形態における説明で明らかであるが、図１７及び図１８に例示したように、第１平面Ｐ１、第２平面Ｐ２及び第３平面Ｐ３は互いに直交すると好適である。また、校正指標３０が有する平面の内の少なくとも１つが、三次元基準座標系における１つの軸に対して直交又は平行する状態で設置されると好適である。３面の全てが、三次元基準座標系における軸に対して直交又は平行する状態で設置されるとさらに好適である。しかし、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、校正指標３０が互いに異なる平面を有して構成されていれば、演算負荷が増加したとしても校正機能そのものの性能に関して問題はない。また、第１実施形態において図９〜図１４を用いて例示したように、第３実施形態においても、校正指標３０が種々の形態及び姿勢を取り得ることは明らかである。
【００８２】
〔第４実施形態〕
上記、各実施形態においては、主としてアクティブ型の距離画像センサにおいて好適な校正装置及び校正方法について説明した。距離画像センサには、ＣＣＤやＣＩＳなどにより取得された濃淡画像をステレオ画像処理することによって距離情報を取得して距離画像を生成するようなパッシブ型の構成のものも存在する。このような濃淡画像を用いる距離画像センサの場合には、校正指標の特徴点の検出が容易となるように、校正指標に模様を描いておくと好適である。
【００８３】
以上説明したように、本発明によって、簡単なシステム構成により、移動体に取り付けられた距離画像センサを、当該移動体に取り付けられた状態で校正することのできる校正装置及び校正方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】移動体と距離画像センサの回転ずれを示す説明図
【図２】校正指標の配置例を示す説明図
【図３】移動体、距離画像センサ及び校正指標の各座標系の関係を示す説明図
【図４】校正指標と距離画像センサとの間の回転を示す説明図
【図５】平面の垂直軸を回転軸とする回転を示す説明図
【図６】平面の水平軸を回転軸とする回転を示す説明図
【図７】平面の法線を回転軸とする回転を示す説明図
【図８】回転を校正する校正装置の構成例を模式的に示すブロック図
【図９】校正指標の配置例を示す説明図
【図１０】校正指標の配置例を示す説明図
【図１１】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【図１２】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【図１３】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【図１４】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【図１５】回転を校正する校正指標を用いて並進量を検出する原理の説明図
【図１６】回転及び並進を校正する校正装置の構成例を模式的に示すブロック図
【図１７】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【図１８】校正指標の例を模式的に示す斜視図
【符号の説明】
【００８５】
１：データ受取部
２：距離情報抽出部
３：平面特定部
４：法線ベクトル演算部
５：回転量演算部
７：交点座標演算部
８：並進量演算部
１０：校正演算部（校正装置）
２０：距離画像センサ
３０：校正指標
４０：移動体
ＬＥ１、ＬＥ２：平面端部
Ｐ１：第１平面
Ｐ２：第２平面
Ｐ３：第３平面
ＰＩ：交点
ＰＬ：交差部
Ｖ：検出範囲
【図１】
0005278728.tif 000005
【図２】
0005278728.tif 000006
【図３】
0005278728.tif 000007
【図４】
0005278728.tif 000008
【図５】
0005278728.tif 000009
【図６】
0005278728.tif 000010
【図７】
0005278728.tif 000011
【図８】
0005278728.tif 000012
【図９】
0005278728.tif 000013
【図１０】
0005278728.tif 000014
【図１１】
0005278728.tif 000015
【図１２】
0005278728.tif 000016
【図１３】
0005278728.tif 000017
【図１４】
0005278728.tif 000018
【図１５】
0005278728.tif 000019
【図１６】
0005278728.tif 000020
【図１７】
0005278728.tif 000021
【図１８】
0005278728.tif 000022