(57)【要約】【課題】マーカを設置するための較正用ポールの本数を少なくする。【解決手段】回転可能であり、回転角の調整によって電子カメラによる第１、第２マーカの撮影を可能とする可動ミラーと、可動ミラーの回転角を取得する回転角取得装置１２と、電子カメラの撮像面に対する第１、第２マーカの投影点の位置を検出する投影点検出装置１３と、電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、可動ミラーの回転中心軸の位置および第１、第２マーカの位置を記憶する記憶部１５と、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸の位置、第１、第２マーカの位置、可動ミラーの回転角および第１、第２マーカの投影点の位置から電子カメラの位置および向きを算出するカメラ位置算出部１８とを設ける。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオカメラを構成する電子カメラの位置および向きを測定するステレオカメラ較正装置において、
回転可能であり、回転角の調整によって上記電子カメラによる第１、第２マーカの撮影を可能とする可動ミラーと、
上記可動ミラーの上記回転角を取得する回転角取得装置と、
上記電子カメラの撮像面に対する上記第１、第２マーカの投影点の位置を検出する投影点検出装置と、
上記電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、上記可動ミラーの回転中心軸の位置および上記第１、第２マーカの位置を記憶する記憶部と、
上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記回転中心軸の位置、上記第１、第２マーカの位置、上記回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出するカメラ位置算出部と
を有することを特徴とするステレオカメラ較正装置。
【請求項２】
上記記憶部が、上記電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記回転中心軸の位置、上記第１、第２マーカの実際位置、上記回転角および上記投影点の位置を記憶し、
上記カメラ位置算出部が、マーカ位置算出部とカメラ位置逆算部とを有し、
上記マーカ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記回転中心軸の位置、上記回転角および上記投影点の位置から、上記第１、第２マーカの計算位置を算出し、
上記カメラ位置逆算部が、上記第１、第２マーカの計算位置、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向きおよび上記第１、第２マーカの実際位置から、上記電子カメラの実際位置および上記電子カメラの実際向きを逆算する
ことを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ較正装置。
【請求項３】
上記回転角取得装置が、第１回転角および上記第１回転角とは異なる第２回転角を取得し、
上記投影点検出装置が、上記可動ミラーが上記第１回転角のときの上記投影点の位置および上記可動ミラーが上記第２回転角のときの上記投影点の位置を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のステレオカメラ較正装置。
【請求項４】
上記第１回転角が、上記第１、第２マーカの上記電子カメラの撮像面上の投影点が一致するように調整したときの上記可動ミラーの回転角である
ことを特徴とする請求項３に記載のステレオカメラ較正装置。
【請求項５】
上記回転角取得装置が、上記電子カメラに取り付けられた上記可動ミラーの上記電子カメラに対する相対回転角を取得し、
上記カメラ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラに対する上記回転中心軸の相対位置、上記第１、第２マーカの位置、上記相対回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ較正装置。
【請求項６】
上記回転角取得装置が、上記電子カメラに取り付けられた上記可動ミラーの上記電子カメラに対する相対回転角を取得し、
上記マーカ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記電子カメラに対する上記回転中心軸の相対位置、上記相対回転角および上記投影点の位置から、上記第１、第２マーカの計算位置を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載のステレオカメラ較正装置。
【請求項７】
ステレオカメラを構成する電子カメラの位置および向きを測定するステレオカメラ較正方法において、
回転可能な可動ミラーの回転角を調整し、上記電子カメラで上記可動ミラーを介して第１、第２マーカを撮影する第１撮影工程と、
上記第１撮影工程の撮影時の上記可動ミラーの第１回転角を取得し、上記第１撮影工程の撮影時の上記電子カメラの撮像面に対する第１、第２マーカの投影点の位置を検出する第１取得検出工程と、
上記可動ミラーの回転角を変更し、上記電子カメラで上記可動ミラーを介して上記第１、第２マーカを撮影する第２撮影工程と、
上記第２撮影工程の撮影時の上記可動ミラーの第２回転角を取得し、上記第２撮影工程の撮影時の上記撮像面に対する第１、第２マーカの投影点の位置を検出する第２取得検出工程と、
少なくとも上記第１、第２マーカの位置、上記第１、第２回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出する算出工程
とを有することを特徴とするステレオカメラ較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステレオカメラを構成する各カメラの位置および向きを測定するステレオカメラ較正装置およびステレオカメラ較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実走行中の二輪車、全地形対応車（All Terrain Vehicle ; ATV）などの車両をステレオカメラによって高速撮影し、車両の車体挙動について三次元計測することが行なわれている。
【０００３】
このステレオカメラによる三次元計測においては、２台のカメラによって撮影したときの被計測部の撮像面上の投影点の位置並びに２台のカメラ位置および向きに基づいて、上記被計測部の実際の位置を算出する。このため、ステレオカメラによって三次元計測をする場合には、あらかじめステレオカメラを構成する各カメラの位置および向きを測定する必要がある。そして、ステレオカメラを構成する各カメラの位置および向きを測定することをステレオカメラの較正という。
【０００４】
このステレオカメラの較正を行なう場合には、形の分かっている三次元物体（較正立体）を各カメラで撮影することにより、各カメラの位置および向きを逆算して求めることが行なわれている。そして、室内のように狭い場所でステレオカメラによって三次元計測をする場合には、較正立体を用いてステレオカメラの較正を行なうことは容易である。しかし、車両の車体挙動について三次元計測を行なう場合のように、屋外の広い場所でステレオカメラによる撮影を行なう場合には、屋外に巨大な較正立体を用意する必要があるので、較正立体を用いてステレオカメラの較正を行なうことは困難である。
【０００５】
そこで、従来においては、屋外でステレオカメラによる車両の車体挙動についての三次元計測を行なう場合には、車両が走行するコース上に複数本たとえば４本の較正用ポールを立てている。この較正用ポールの長さは約４ｍであり、それぞれの較正用ポールには高さ方向の同様な位置に複数のマーカが設けられている。そして、ステレオカメラを構成する各カメラで較正用ポールのマーカを撮影することにより、各カメラの較正を行なっている。すなわち、あらかじめ各較正用ポールのマーカの実際の位置を測定し、各カメラによって撮影した各較正用ポールのマーカの撮像面上の投影点の位置および各較正用ポールのマーカの実際の位置に基づいて、各カメラの位置および向きを測定している。
【０００６】
そして、このようなステレオカメラの較正方法としては、ＤＬＴ法（Direct  Linear  Transformation  Method）等があり、ＤＬＴ法は周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３２８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このようなステレオカメラの較正においては、多くの較正用ポールの設置、各較正用ポールのマーカの位置の測定に非常に手間がかかるから、容易にステレオカメラの較正を行なうことができない。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、較正用ポールの本数を少なくすることができるステレオカメラ較正装置およびステレオカメラ較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】
【００１０】
この目的を達成するため、発明の実施態様は、ステレオカメラを構成する電子カメラの位置および向きを測定するステレオカメラ較正装置において、回転可能であり、回転角の調整によって上記電子カメラによる第１、第２マーカの撮影を可能とする可動ミラーと、上記可動ミラーの上記回転角を取得する回転角取得装置と、上記電子カメラの撮像面に対する上記第１、第２マーカの投影点の位置を検出する投影点検出装置と、上記電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、上記可動ミラーの回転中心軸の位置および上記第１、第２マーカの位置を記憶する記憶部と、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記回転中心軸の位置、上記第１、第２マーカの位置、上記回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出するカメラ位置算出部とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記記憶部が、上記電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記回転中心軸の位置、上記第１、第２マーカの実際位置、上記回転角および上記投影点の位置を記憶し、上記カメラ位置算出部が、マーカ位置算出部とカメラ位置逆算部とを有し、上記マーカ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記回転中心軸の位置、上記回転角および上記投影点の位置から、上記第１、第２マーカの計算位置を算出し、上記カメラ位置逆算部が、上記第１、第２マーカの計算位置、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向きおよび上記第１、第２マーカの実際位置から、上記電子カメラの実際位置および上記電子カメラの実際向きを逆算することを特徴としてもよい。
【００１２】
また、上記回転角取得装置が、上記可動ミラーが上記第１回転角のときの上記投影点の位置および上記可動ミラーが上記第２回転角のときの上記投影点の位置を検出することを特徴としてもよい。
【００１３】
また、上記第１回転角が、上記第１、第２マーカの上記電子カメラの撮像面上の投影点が一致するように調整したときの上記可動ミラーの回転角である
ことを特徴としてもよい。
【００１４】
また、上記回転角取得装置が、上記電子カメラに取り付けられた上記可動ミラーの上記電子カメラに対する相対回転角を取得し、上記カメラ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラに対する上記回転中心軸の相対位置、上記第１、第２マーカの位置、上記相対回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出することを特徴としてもよい。
【００１５】
また、上記回転角取得装置が、上記電子カメラに取り付けられた上記可動ミラーの上記電子カメラに対する上記相対回転角を取得し、上記マーカ位置算出部が、上記カメラ要素の相対的な位置関係、上記電子カメラの暫定位置、上記電子カメラの暫定向き、上記電子カメラに対する回転中心軸の相対位置、上記相対回転角および上記投影点の位置から、上記第１、第２マーカの計算位置を算出することを特徴としてもよい。
【００１６】
また、発明の他の実施態様は、ステレオカメラを構成する電子カメラの位置および向きを測定するステレオカメラ較正方法において、
回転可能な可動ミラーの回転角を調整し、上記電子カメラで上記可動ミラーを介して第１、第２マーカを撮影する第１撮影工程と、
上記第１撮影工程の撮影時の上記可動ミラーの第１回転角を取得し、上記第１撮影工程の撮影時の上記電子カメラの撮像面に対する第１、第２マーカの投影点の位置を検出する第１取得検出工程と、上記可動ミラーの回転角を変更し、上記電子カメラで上記可動ミラーを介して上記第１、第２マーカを撮影する第２撮影工程と、上記第２撮影工程の撮影時の上記可動ミラーの第２回転角を取得し、上記第２撮影工程の撮影時の上記撮像面に対する第１、第２マーカの投影点の位置を検出する第２取得検出工程と、少なくとも上記第１、第２マーカの位置、上記第１、第２回転角および上記投影点の位置から上記電子カメラの位置および向きを算出する算出工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るステレオカメラ較正装置、ステレオカメラ較正方法においては、マーカを設置するための較正用ポールの本数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、較正方法の原理説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、較正方法の原理説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置を示す図である。
【図４】マーカの計算位置を求める方法についての説明図である。
【図５】マーカの計算位置を求める方法についての説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、較正方法の原理説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置を示す図である。
【図８】図７に示したステレオカメラ較正装置を使用したステレオカメラ較正方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置を示す図である。
【図１０】図９に示したステレオカメラ較正装置を使用したステレオカメラ較正方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（原理説明）
図１により本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、較正方法の原理を説明する。図１は平面図であって、カメラの姿勢は、カメラの撮像面１に直角でかつカメラのレンズ主点２を通るカメラのレンズ軸３が水平方向を向いている。また、可動ミラー４は地面に対して垂直に立っていて、かつ鉛直な回転中心軸５を中心として回転可能である。すなわち、可動ミラー４は鉛直軸周りに回転可能である。そして、カメラのレンズ軸３上に可動ミラー４の回転中心軸５が位置している。地面に垂直に較正用ポール（図示せず）が立てられており、較正用ポールに第１、第２マーカ６、７が設けられている。そして、カメラは可動ミラー４を介して第１、第２マーカ６、７を撮影することができる。すなわち、可動ミラー４は、その回転角の調整によってカメラによる第１、第２マーカ６、７の撮影を可能とする。
【００２０】
そして、可動ミラー４の回転角が０°の場合、すなわち可動ミラー４が撮像面１と平行な場合には、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点はＡとなる。また、可動ミラー４の回転角が４５°の場合、すなわち可動ミラー４が撮像面１に対して４５°をなす場合には、第１マーカ６の撮像面１上の投影点はＢとなり、また第２マーカ７の撮像面１上の投影点はＣとなる。
【００２１】
この場合、投影点Ａおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が０°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ａを描き、投影点Ｂおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が４５°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｂを描き、さらに投影点Ｃおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が４５°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｃを描くと、線ａと線ｂとの交点に第１マーカ６が位置しており、線ａと線ｃとの交点に第２マーカ７が位置している。
【００２２】
そして、カメラの位置および向きが既知であれば、撮像面１の位置、レンズ主点２の位置、レンズ軸３の向きは既知である。したがって、カメラの位置、カメラの向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の回転角および投影点Ａ〜Ｃの位置が既知であれば、第１、第２マーカ６、７の位置を算出することができる。
【００２３】
なお、図２に示すように、レンズ軸３上に回転中心軸５が位置していない場合にも、カメラの位置、カメラの向き、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点がＡであるときの可動ミラー４の回転角（第１回転角）、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点がＢ、Ｃであるときの可動ミラー４の回転角（第１回転角とは異なる第２回転角）および投影点Ａ〜Ｃの位置が既知であれば、第１、第２マーカ６、７の位置を算出することができる。さらに、図３に示すように、第１、第２マーカ６、７の位置が変化したとしても、可動ミラー４の回転角を調整して、線ａ上に第１、第２マーカ６、７を位置させることができるから、第１、第２マーカ６、７の位置にかかわらず、第１、第２マーカ６、７の位置を算出することができる。
【００２４】
しかし、第１、第２マーカ６、７を結ぶ線の延長線が回転中心軸５を通るときには、可動ミラー４の回転角を調整しても、第１マーカ６によって第２マーカ７が常に隠された状態となるから、カメラによって第２マーカ７を撮影することができないので、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出することができない。したがって、回転中心軸５が第１、第２マーカ６、７を結ぶ線上に存在しないように、可動ミラー４を設置する必要がある。
【００２５】
以上のことから、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影し、つぎに可動ミラー４の回転角を変更し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、仮に定めたカメラの暫定位置およびカメラの暫定向きすなわち撮像面１の位置、レンズ主点２の位置およびレンズ軸３の向き並びに回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および投影点Ａ〜Ｃの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出することができる。このため、撮像面１、レンズ主点２、レンズ軸３等のカメラ要素の相対的な位置関係、カメラの暫定位置、カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出することができる。そして、カメラの暫定位置、カメラの暫定向き、第１、第２マーカ６、７の計算位置、第１、第２マーカ６、７の実際位置からカメラの実際位置および実際向きを逆算することができる。
【００２６】
つぎに、図４、図５によりマーカの水平面内における計算位置を求める方法について説明する。図４（ａ）において、Ｏはレンズ主点２の位置、Ｍは回転中心軸５の位置、θは可動ミラー４の回転角、ＡＲはマーカの実際位置、Ｒは可動ミラー４上のマーカの反射位置、ＡＶはマーカの虚像位置、Ｃはカメラの撮像面１上のマーカの投影点の位置である。また、図４（ｂ）において、Ｐはマーカを撮影した画像上のマーカの像の位置である。そして、位置Ｏ、位置Ｍは既知であって、位置Ｏと位置Ｍとの距離も既知であり、回転角θ、位置Ｐは実測により求めることができる。
【００２７】
この場合、カメラのレンズ特性、レンズと撮像素子との位置関係等の内部パラメータは既知であるから、位置Ｐから位置Ｃを求めることができる。また、位置Ｏと位置Ｃとを結ぶ直線の延長線上に位置Ｒ、位置ＡＶが存在する。したがって、位置Ｏと位置Ｃとを結ぶ直線、位置Ｏと位置Ｍとの距離、回転角θから位置Ｒを求めることができる。このため、位置Ｒおよび位置ＡＲを通る直線Ｌを求めることができる。
【００２８】
このように、回転角θ、位置Ｐを実測により求めれば、位置Ｒおよび位置ＡＲを通る直線Ｌを求めることができる。したがって、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、図５に示すように、可動ミラー４上の第１、第２マーカ６、７の反射位置および第１、第２マーカ６、７を通る直線Ｌ1を求めることができる。また、可動ミラー４の回転角を変更し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、このときの可動ミラー４上の第１マーカ６の反射位置および第１マーカ６を通る直線Ｌ2を求めることができ、さらに可動ミラー４上の第２マーカ７の反射位置および第２マーカ７を通る直線Ｌ3を求めることができる。そして、直線Ｌ1と直線Ｌ2との交点が第１マーカ６の位置であり、直線Ｌ1と直線Ｌ3との交点が第２マーカ７の位置である。したがって、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出することができる。
【００２９】
また、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置が既知であれば、カメラの位置および向きを直接算出することができる。したがって、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影し、つぎに可動ミラー４の回転角を変更し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置からカメラの位置および向きを算出することができる。
【００３０】
さらに、図６により本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、較正方法の他の原理を説明する。可動ミラー４の回転角が０°の場合、第１マーカ６の撮像面１上の投影点はＤとなり、第２マーカ７の撮像面１上の投影点はＥとなる。また、可動ミラー４の回転角が４５°の場合には、第１マーカ６の撮像面１上の投影点はＦとなり、また第２マーカ７の撮像面１上の投影点はＧとなる。
【００３１】
この場合、投影点Ｄおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が０°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｄを描き、投影点Ｅおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が０°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｅを描き、投影点Ｆおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が４５°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｆを描き、さらに投影点Ｇおよびレンズ主点２を通りかつ回転角が４５°の可動ミラー４で反射する光線を示す線ｇを描くと、線ｄと線ｆとの交点に第１マーカ６が位置しており、線ｅと線ｇとの交点に第２マーカ７が位置している。
【００３２】
したがって、カメラの位置、カメラの向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の回転角および投影点Ｄ〜Ｇの位置が既知であれば、第１、第２マーカ６、７の位置を算出することができる。
【００３３】
以上のことから、可動ミラー４の回転角を調整し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影し、つぎに可動ミラー４の回転角を変更し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、カメラ要素の相対的な位置関係、カメラの暫定位置、カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ｄ〜Ｇの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出することができる。そして、カメラの暫定位置、カメラの暫定向き、第１、第２マーカ６、７の計算位置、第１、第２マーカ６、７の実際位置からカメラの実際位置および実際向きを逆算することができる。
【００３４】
また、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ｄ〜Ｇの位置が既知であれば、カメラの位置および向きを算出することができる。したがって、可動ミラー４の回転角を調整し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影し、つぎに可動ミラー４の回転角を変更し、カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影すれば、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ｄ〜Ｇの位置からカメラの位置および向きを算出することができる。
【００３５】
なお、カメラに可動ミラー４が取り付けられている場合には、カメラに対する回転中心軸５の位置、カメラに対する可動ミラー４の回転角は定まっている。したがって、カメラに可動ミラー４が取り付けられている場合には、回転中心軸５の位置の代わりにカメラに対する回転中心軸５の相対位置を用い、可動ミラー４の第１、第２回転角の代わりにカメラに対する可動ミラー４の第１、第２相対回転角を用いれば、カメラの位置および向きを算出することができる。
【００３６】
（第１の実施の形態）
つぎに、本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置について説明する。図７に示すように、このステレオカメラ較正装置は、情報入力装置１１、回転角取得装置１２、投影点検出装置１３、演算装置１４を有している。
【００３７】
情報入力装置１１により、操作者はステレオカメラを構成する電子カメラの撮像面１、レンズ主点２、レンズ軸３等のカメラ要素の相対的な位置関係、仮に定められた電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向きを入力し、また回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の実際位置などを入力する。回転角取得装置１２は可動ミラー４の回転角を取得する。投影点検出装置１３は上記電子カメラからの画像情報を処理する画像処理装置によって構成されており、撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置を検出する。
【００３８】
演算装置１４はコンピュータおよびソフトウエアによって構成されており、記憶部１５、マーカ位置算出部１６、カメラ位置逆算部１７を有している。記憶部１５は情報入力装置１１により入力されたカメラ要素の相対的な位置関係、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置および第１、第２マーカ６、７の実際位置、回転角取得装置１２によって取得された可動ミラー４の第１、第２回転角並びに投影点検出装置１３によって検出された撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置を記憶する。マーカ位置算出部１６は記憶部１５に記憶されたカメラ要素の相対的な位置関係、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出する。カメラ位置逆算部１７は、マーカ位置算出部１６によって算出された第１、第２マーカ６、７の計算位置並びに記憶部１５に記憶された電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向きおよび第１、第２マーカ６、７の実際位置から、電子カメラの実際位置および電子カメラの実際向きを逆算する。そして、第１、第２マーカ位置算出部１６およびカメラ位置逆算部１７により、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の回転角および撮像面１に対する投影点の位置から電子カメラの位置および向きを算出するカメラ位置算出部１８が構成されている。
【００３９】
つぎに、本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正方法、すなわち図７に示したステレオカメラ較正装置を使用したステレオカメラ較正方法を図８により説明する。まず、操作者が予め情報入力装置１１により電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置および第１、第２マーカ６、７の実際位置を入力しておく。つぎに、操作者が第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影する。すると、回転角取得装置１２によって可動ミラー４の第１回転角が取得され、取得された可動ミラー４の第１回転角が記憶部１５に記憶される（ステップＳ１１）。また、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ａの位置が検出され、検出された撮像面１に対する投影点Ａの位置が記憶部１５に記憶される（ステップＳ１２）。つぎに、操作者が可動ミラー４の回転角を変更し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影する。すると、回転角取得装置１２によって可動ミラー４の第２回転角が取得され、取得された可動ミラー４の第２回転角が記憶部１５に記憶される（ステップＳ１３）。また、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｂ、Ｃの位置が検出され、検出された投影点Ｂ、Ｃの位置が記憶部１５に記憶される（ステップＳ１４）。つぎに、マーカ位置算出部１６が、カメラ要素の相対的な位置関係、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出する（ステップＳ１５）。つぎに、カメラ位置逆算部１７が、第１、第２マーカ６、７の計算位置、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、第１、第２マーカ６、７の実際位置から、電子カメラの実際位置および電子カメラの実際向きを逆算する（ステップＳ１６）。
【００４０】
このように、本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正方法においては、可動ミラー４の回転角を調整し、電子カメラで可動ミラー４を介して第１、第２マーカ６，７を撮影する第１撮影工程と、第１撮影工程の撮影時の可動ミラー４の第１回転角を取得し、第１撮影工程の撮影時の撮像面１に対する第１、第２マーカ６、７の投影点の位置を検出する第１取得検出工程と、可動ミラー４の回転角を変更し、電子カメラで可動ミラー４を介して第１、第２マーカ６、７を撮影する第２撮影工程と、第２撮影工程の撮影時の可動ミラー４の第２回転角を取得し、第２撮影工程の撮影時の撮像面１に対する第１、第２マーカ６、７の投影点の位置を検出する第２取得検出工程と、少なくとも第１、第２マーカ６、７の位置、第１、第２回転角および投影点の位置から電子カメラの位置および向きを算出する算出工程とを有する。
【００４１】
また、図７に示したステレオカメラ較正装置を使用してステレオカメラの較正を行なうステレオカメラ較正方法においては、操作者は、第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整する工程と、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影する工程と、可動ミラー４の回転角を変更する工程と、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を再度撮影する工程とを行なう。
【００４２】
なお、操作者が可動ミラー４の回転角を調整し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影して、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｄ、Ｅの位置を検出し、つぎに操作者が可動ミラー４の回転角を変更し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影して、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｆ、Ｇの位置を検出し、マーカ位置算出部１６により、電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、電子カメラの暫定位置、電子カメラの暫定向き、回転中心軸５の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ｄ〜Ｇの位置から、第１、第２マーカ６、７の計算位置を算出してもよい。
【００４３】
また、以上の説明においては、水平面内における電子カメラの位置および向きを算出する場合について説明したが、垂直面内における電子カメラの位置および向きについても、上述と同様に算出することができることは明らかである。すなわち、本発明の実施の形態に係るステレオカメラ較正装置、ステレオカメラ較正方法により、三次元における電子カメラの位置および向きを算出することができる。
【００４４】
このようなステレオカメラ較正装置、ステレオカメラ較正方法においては、第１、第２マーカ６、７を設置するための較正用ポールの本数を少なくすることができる。このため、較正用ポールの設置、各較正用ポールのマーカの位置の測定の手間が従来よりも軽微で済み、容易にステレオカメラの較正を行なうことができる。また、実走行中の二輪車、全地形対応車などの車両をステレオカメラによって高速撮影し、車両の車体挙動について三次元計測する場合に、計測後にステレオカメラの較正の再確認をするために、較正用ポールを設置したまま、車両を走行させる必要があるから、従来においては測定中に較正用ポールが邪魔になって測定できなくなる場合があった。これに対して、本発明の実施の形態においては、第１、第２マーカ６、７を可動ミラー４を介して撮影するから、電子カメラを車両が走行する場所に向けて設置したとしても、較正用ポールを車両が走行する場所以外の場所に設置することができるので、測定中に較正用ポールが測定の邪魔にならないようにすることができる。なお、ステレオカメラによる三次元計測時に、可動ミラー４を回転しながら撮影すれば、電子カメラとして低解像度のものを使用しても、計測範囲を広げることができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
つぎに、本発明の実施の形態に係る他のステレオカメラ較正装置について説明する。図９に示すように、このステレオカメラ較正装置は、情報入力装置１１、回転角取得装置１２、投影点検出装置１３および演算装置２１を有している。演算装置２１はコンピュータおよびソフトウエアによって構成されており、記憶部２２およびカメラ位置算出部２３を有している。そして、記憶部２２は情報入力装置１１により入力された電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置および第１、第２マーカ６、７の位置、回転角取得装置１２によって取得された可動ミラー４の第１、第２回転角並びに投影点検出装置１３によって検出された撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置を記憶する。カメラ位置算出部２３は、記憶部２２に記憶されたカメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置から、電子カメラの位置および向きを算出する。
【００４６】
つぎに、図９に示したステレオカメラ較正装置を使用したステレオカメラ較正方法を図１０により説明する。まず、操作者が予め情報入力装置１１により電子カメラのカメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置および第１、第２マーカ６、７の位置を入力しておく。つぎに、操作者が第１、第２マーカ６、７の撮像面１上の投影点が一致するように可動ミラー４の回転角を調整し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影する。すると、回転角取得装置１２によって可動ミラー４の第１回転角が取得され、取得された可動ミラー４の第１回転角が記憶部２２に記憶される（ステップＳ２１）。また、投影点検出装置１３によって投影点Ａの位置が検出され、検出された撮像面１に対する投影点Ａの位置が記憶部２２に記憶される（ステップＳ２２）。つぎに、操作者が可動ミラー４の回転角を変更し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影する。すると、回転角取得装置１２によって可動ミラー４の第２回転角が取得され、取得された可動ミラー４の第２回転角が記憶部２２に記憶される（ステップＳ２３）。また、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｂ、Ｃの位置が検出され、検出された投影点Ｂ、Ｃの位置が記憶部２２に記憶される（ステップＳ２４）。つぎに、カメラ位置算出部２３がカメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ａ〜Ｃの位置から、電子カメラの位置および電子カメラの向きを算出する（ステップＳ２５）。
【００４７】
なお、操作者が可動ミラー４の回転角を調整し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影して、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｄ、Ｅの位置を検出し、つぎに操作者が可動ミラー４の回転角を変更し、電子カメラで第１、第２マーカ６、７を撮影して、投影点検出装置１３によって撮像面１に対する投影点Ｆ、Ｇの位置を検出し、カメラ位置算出部２３により、カメラ要素の相対的な位置関係、回転中心軸５の位置、第１、第２マーカ６、７の位置、可動ミラー４の第１、第２回転角および撮像面１に対する投影点Ｄ〜Ｇの位置から電子カメラの位置および向きを算出してもよい。
【００４８】
（その他の実施の形態）
なお、電子カメラに可動ミラー４を取り付け、回転中心軸５の位置の代わりに電子カメラに対する回転中心軸５の相対位置を用い、可動ミラー４の第１、第２回転角の代わりに電子カメラに対する可動ミラー４の第１、第２相対回転角を用いて、第１、第２マーカ６、７の計算位置、電子カメラの位置および向きを算出してもよい。
【００４９】
また、上述実施の形態においては、操作者が可動ミラー４を回転する場合について説明したが、ミラー回転装置により可動ミラー４を回転してもよい。この場合には、回転制御装置によりミラー回転装置を制御する。回転制御装置は電子カメラからの画像情報を処理する画像処理装置によって構成されており、可動ミラー４を第１、第２回転角で停止させる。
【００５０】
さらに、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施の形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施の形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【符号の説明】
【００５１】
１…撮像面、２…レンズ主点、４…可動ミラー、５…回転中心軸、６…第１マーカ、７…第２マーカ、１２…回転角取得装置、１３…投影点検出装置、１４…演算装置、１５…記憶部、１６…マーカ位置算出部、１７…カメラ位置逆算部、２１…演算装置、２２…記憶部、２３…カメラ位置算出部
【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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