(57)【要約】【課題】ステレオカメラの設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができるカメラ状態測定装置を提供すること。【解決手段】カメラ状態測定装置１００は、ステレオカメラの設置状態に関し、ステレオカメラの撮影画像から、特徴点を抽出する特徴点検出部１３０と、特徴点検出部１３０で検出された特徴点のうち、基準面上に位置する２点の指定をユーザから受け付ける計測点指定部１５０と、上記２点についての対カメラ距離ｄ１、ｄ２を取得する対カメラ距離測定部１８０と、上記２点にいての対カメラ角θ１、θ２を取得する対カメラ角測定部１９０と、上記ｄ１、ｄ２、θ１、θ２に基づいて、ピッチ角θ０を算出するピッチ角計算部２００と、上記ｄ１、ｄ２、θ１、θ２、θ０に基づいて、カメラ高さｈを算出するカメラ高さ計算部２１０とを有する。【選択図】図１
2013053948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に対するステレオカメラのピッチ角θ０と、前記基準面から前記ステレオカメラの設置位置までの距離であるカメラ高さｈとを少なくとも含む、前記ステレオカメラの設置状態を測定するカメラ設置状態測定装置であって、
前記ステレオカメラの撮影画像から、特徴点を抽出する特徴点検出部と、
前記特徴点検出部で検出された前記特徴点のうち、前記基準面上に位置する前記特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付ける計測点指定部と、
前記撮影画像における前記第１の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を取得する対カメラ距離測定部と、
前記撮影画像における前記第１の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第１の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第２の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を取得する対カメラ角測定部と、
前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第１の対カメラ角θ１、および前記第２の対カメラ角θ２に基づいて、前記ピッチ角θ０を算出するピッチ角計算部と、
前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第１の対カメラ角θ１、および前記ピッチ角θ０、並びに、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第２の対カメラ角θ２、および前記ピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、前記カメラ高さｈを算出するカメラ高さ計算部と、を有する、
カメラ状態測定装置。
【請求項２】
前記設置位置の前記基準面への正射影位置から前記第１の計測点までの距離と、前記正射影位置から前記第２の計測点までの距離との差分である、計測点間距離Ｌの指定を、前記ユーザから受け付ける計測点間距離指定部と、
前記計測点間距離Ｌに基づいて、前記ピッチ角θ０および前記カメラ高さｈの少なくとも一方を再計算するフィードバック計算部と、を有する、
請求項１記載のカメラ状態測定装置。
【請求項３】
前記フィードバック計算部は、
前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第１の対カメラ角θ１、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第２の対カメラ角θ２、および前記計測点間距離Ｌに基づいて、前記ピッチ角θ０を再計算し、再計算された前記ピッチ角θ０に基づいて、前記カメラ高さｈを再計算する、
請求項２記載のカメラ状態測定装置。
【請求項４】
前記基準面は床面であり、
前記撮影画像から、前記床面を検出する床面検出部と、
前記複数の特徴点を、前記第１の計測点および前記第２の計測点の指定の選択肢として、前記ユーザに対して表示する特徴点表示部と、を有し、
前記特徴点検出部は、
前記撮影画像のうち、前記床面の領域から、前記複数の特徴点を検出する、
請求項１記載のカメラ状態測定装置。
【請求項５】
前記ステレオカメラは、前記基準面に対するピッチ方向およびヨー方向に回転可能であり、
前記床面検出部は、
前記撮影画像を距離画像に変換し、前記距離画像から、前記ヨー方向の回転面に平行であって、前記設置位置からの距離が直線的に変化する面領域のうち、最大の面領域を、前記床面として検出し、
前記特徴点検出部は、
前記床面上の図形のコーナーと、前記床面上に置かれた物体の前記床面との接触領域のコーナーとの、少なくとも一方を、前記特徴点として検出する、
請求項４記載のカメラ状態測定装置。
【請求項６】
前記ステレオカメラは、前記基準面に対するピッチ方向およびヨー方向に回転可能であり、
前記ステレオカメラの初期状態に対する前記ピッチ方向における変位角および前記ヨー方向における変位角を含むカメラ変位を取得するカメラ変位計測部、を更に有し、
前記特徴点検出部は、
第１の時刻の前記カメラ変位と第２の時刻の前記カメラ変位とに基づいて、前記第２の時刻の前記撮影画像に、前記第１の時刻の前記撮影画像に基づいて指定された前記第１の計測点および前記第２の計測点が含まれるか否かを判断する、
請求項４記載のカメラ状態測定装置。
【請求項７】
前記対カメラ距離測定部は、
前記ステレオカメラのレンズの歪曲収差に関する情報を用いて、前記第１の対カメラ距離ｄ１および前記第２の対カメラ距離ｄ２を算出し、
前記対カメラ角測定部は、
前記歪曲収差に関する情報を用いて、前記第１の対カメラ角θ１および前記第２の対カメラ角θ２を算出する、
請求項１記載のカメラ状態測定装置。
【請求項８】
再計算された前記ピッチ角θ０および前記カメラ高さｈを出力する出力部、を有する、
請求項１記載のカメラ状態測定装置。
【請求項９】
基準面に対するステレオカメラのピッチ角θ０と、前記基準面から前記ステレオカメラの設置位置までの距離であるカメラ高さｈとを少なくとも含む、前記ステレオカメラの設置状態を測定するカメラ設置状態測定方法であって、
前記ステレオカメラの撮影画像から、特徴点を抽出するステップと、
検出した前記特徴点のうち、前記基準面上に位置する前記特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付けるステップと、
前記撮影画像における前記第１の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を取得し、前記撮影画像における前記第１の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第１の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第２の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を取得するステップと、
前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第１の対カメラ角θ１、および前記第２の対カメラ角θ２に基づいて、前記ピッチ角θ０を算出するステップと、
前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第１の対カメラ角θ１、および前記ピッチ角θ０、並びに、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第２の対カメラ角θ２、および前記ピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、前記カメラ高さｈを算出するステップと、を有する、
カメラ状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準面に対するピッチ角と、基準面からの設置位置までの距離であるカメラ高さとを少なくとも含む、ステレオカメラの設置状態を測定するカメラ状態測定装置およびカメラ状態測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステレオカメラの撮影画像から、撮影画像に含まれる各点の実空間における３次元位置を取得する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の技術は、ステレオカメラから任意の点までの距離（以下「対カメラ距離」という）を、撮影画像上における視差から算出する。そして、特許文献１記載の技術は、得られた対カメラ距離と、画面上における仮想無限遠点の位置（つまり床位置）と、床からのカメラ設置高さとに基づいて、上述の点の実空間における３次元位置を取得する。
【０００４】
ところが、特許文献１記載の技術では、仮想無限遠点の位置およびカメラ設置高さが精度良く設定されなければ、任意の点の３次元位置を高精度に得ることはできない。ステレオカメラが高い場所に設置される場合などは、仮想無限遠点の位置やカメラ設置高さを高精度に設定することが困難な場合も多い。したがって、３次元位置を高精度に得るには、ステレオカメラの設置状態を実測する技術が望まれる。
【０００５】
そこで、ステレオカメラの設置状態の実測方法としては、基準面に対するピッチ角と、基準面からの設置位置までの距離であるカメラ高さとを少なくとも含む、設置状態を測定する技術が存在する（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００６】
特許文献２に記載の技術は、３次元形状が既知の校正物体を撮影したときの、撮影画像における当該校正物体の形状から、ステレオカメラの設置状態を測定する。特許文献３に記載の技術は、実空間における３次元位置が既知の特徴点を撮影したときの、撮影画像における当該特徴点の位置から、ステレオカメラの設置状態を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特平９−１４５３６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８６２６５号公報
【特許文献３】特開２００４−３５４２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載の技術は、ステレオカメラの設置状態を精度良く測定するのに手間が掛かるという課題を有する。なぜなら、これらの従来技術では、３次元形状が既知の校正物体あるいは３次元位置が既知の特徴点を、撮影画像から確実に検出される状態で、用意しなければならないからである。
【０００９】
特に、道路などの公共の場所を撮影対象とする場合や、ピッチ方向やヨー方向に回転可能なステレオカメラを用いる場合には、このような校正物体や特徴点をステレオカメラが回転ごとに用意することが困難な場合が多い。したがって、ステレオカメラの設置状態は、簡単にかつ精度良く測定することができることが望まれる。
【００１０】
本発明の目的は、ステレオカメラの設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができるカメラ状態測定装置およびカメラ状態測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】
【００１１】
本発明のカメラ状態測定装置は、基準面に対するステレオカメラのピッチ角θ０と、前記基準面から前記ステレオカメラの設置位置までの距離であるカメラ高さｈとを少なくとも含む、前記ステレオカメラの設置状態を測定するカメラ設置状態測定装置であって、前記ステレオカメラの撮影画像から、特徴点を抽出する特徴点検出部と、前記特徴点検出部で検出された前記特徴点のうち、前記基準面上に位置する前記特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付ける計測点指定部と、前記撮影画像における前記第１の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を取得する対カメラ距離測定部と、前記撮影画像における前記第１の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第１の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第２の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を取得する対カメラ角測定部と、前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第１の対カメラ角θ１、および前記第２の対カメラ角θ２に基づいて、前記ピッチ角θ０を算出するピッチ角計算部と、前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第１の対カメラ角θ１、および前記ピッチ角θ０、並びに、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第２の対カメラ角θ２、および前記ピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、前記カメラ高さｈを算出するカメラ高さ計算部とを有する。
【００１２】
本発明のカメラ状態測定方法は、基準面に対するステレオカメラのピッチ角θ０と、前記基準面から前記ステレオカメラの設置位置までの距離であるカメラ高さｈとを少なくとも含む、前記ステレオカメラの設置状態を測定するカメラ設置状態測定方法であって、前記ステレオカメラの撮影画像から、特徴点を抽出するステップと、検出した前記特徴点のうち、前記基準面上に位置する前記特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付けるステップと、前記撮影画像における前記第１の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の視差に基づいて、前記設置位置から前記第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を取得し、前記撮影画像における前記第１の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第１の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を取得し、前記撮影画像における前記第２の計測点の位置から、前記基準面に直交する方向における前記第２の計測点の前記ステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を取得するステップと、前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第１の対カメラ角θ１、および前記第２の対カメラ角θ２に基づいて、前記ピッチ角θ０を算出するステップと、前記第１の対カメラ距離ｄ１、前記第１の対カメラ角θ１、および前記ピッチ角θ０、並びに、前記第２の対カメラ距離ｄ２、前記第２の対カメラ角θ２、および前記ピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、前記カメラ高さｈを算出するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステレオカメラの設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るカメラ状態測定装置の構成の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２に係るカメラ状態測定装置の構成の一例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係るカメラ状態測定装置の動作の一例を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における測定点追加処理の一例を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２における撮影画像の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における距離画像から特徴点提示画像までの処理を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態２における歪曲収差を説明するための図
【図８】本発明の実施の形態２における各パラメータを説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、本発明の基本的態様の一例である。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１に係るカメラ状態測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、カメラ状態測定装置１００は、ピッチ角θ０とカメラ高さｈとを少なくとも含む、ステレオカメラの設置状態を測定する装置である。ピッチ角θ０とは、基準面に対するステレオカメラのピッチ角である。カメラ高さｈとは、基準面からステレオカメラの設置位置までの距離である。カメラ状態測定装置１００は、特徴点検出部１３０、計測点指定部１５０、対カメラ距離測定部１８０、対カメラ角測定部１９０、ピッチ角計算部２００、およびカメラ高さ計算部２１０を有する。
【００１９】
特徴点検出部１３０は、ステレオカメラ（図示せず）の撮影画像から、特徴点を抽出する。
【００２０】
計測点指定部１５０は、特徴点検出部１３０で検出された特徴点のうち、基準面上に位置する特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付ける。
【００２１】
対カメラ距離測定部１８０は、撮影画像における第１の計測点の視差に基づいて、設置位置から第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を取得する。また、対カメラ距離測定部１８０は、撮影画像における第２の計測点の視差に基づいて、設置位置から第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を取得する。
【００２２】
対カメラ角測定部１９０は、撮影画像における第１の計測点の位置から、基準面に直交する方向における第１の計測点のステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を取得する。また、対カメラ角測定部１９０は、撮影画像における第２の計測点の位置から、基準面に直交する方向における第２の計測点のステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を取得する。
【００２３】
ピッチ角計算部２００は、第１の対カメラ距離ｄ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第１の対カメラ角θ１、および第２の対カメラ角θ２に基づいて、ピッチ角θ０を算出する。
【００２４】
カメラ高さ計算部２１０は、第１の対カメラ距離ｄ１、第１の対カメラ角θ１、およびピッチ角θ０、並びに、第２の対カメラ距離ｄ２、第２の対カメラ角θ２、およびピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、カメラ高さｈを算出する。
【００２５】
カメラ状態測定装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリを有する。この場合、上記した各構成部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００２６】
このようなカメラ状態測定装置１００は、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの少なくとも一方を精度良く算出することができる。この際、カメラ状態測定装置１００は、３次元形状が既知の校正物体または３次元位置が既知の特徴点を、撮影画像から確実に検出される状態で用意する必要がない。これにより、カメラ状態測定装置１００は、ステレオカメラの設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、床面に対するピッチ方向およびヨー方向に回転可能であるステレオカメラに、本発明を適用した例である。
【００２８】
まず、本実施の形態に係るカメラ状態測定装置の構成について説明する。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係るカメラ状態測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００３０】
図２において、カメラ状態測定装置１００は、ピッチ角θ０とカメラ高さｈとを少なくとも含む、ステレオカメラ３００の設置状態を測定する装置である。ピッチ角θ０とは、基準面に対するステレオカメラ３００のピッチ角である。カメラ高さｈとは、基準面からステレオカメラ３００の設置位置（以下単に「設置位置」という）までの距離である。
【００３１】
本実施の形態において、ステレオカメラ３００は、例えば、天井付近に床面側を撮影対象としてその位置を固定されて、設置されている。また、ステレオカメラ３００は、床面（基準面）に対するピッチ方向（以下単に「ピッチ方向」という）およびヨー方向（以下単に「ヨー方向」という）に、回転可能なカメラである。なお、本実施の形態において、ステレオカメラ３００の基線長方向（２つのカメラが並ぶ方向）は、床面に常に平行であるものとする。ステレオカメラ３００の回転は、例えば、ステレオカメラ３００の撮影画像（以下単に「撮影画像」という）の監視を行うオペレータの遠隔操作により制御される。なお、ステレオカメラ３００の撮影画像は、左側のカメラにより撮影された左画像、および、右側のカメラにより撮影された右画像から成る。
【００３２】
カメラ状態測定装置１００は、カメラ変位計測部１１０、床面検出部１２０、特徴点検出部１３０、特徴点表示部１４０、計測点指定部１５０、計測点間距離指定部１６０、計測点データベース１７０、対カメラ距離測定部１８０、および対カメラ角測定部１９０を有する。また、カメラ状態測定装置１００は、ピッチ角計算部２００、カメラ高さ計算部２１０、フィードバック計算部２２０、および出力部２３０を有する。
【００３３】
カメラ変位計測部１１０は、例えば、上記遠隔操作のための制御信号に基づいて、ステレオカメラ３００のカメラ変位を取得する。カメラ変位は、初期状態に対するピッチ方向における変位角と、初期状態に対するヨー方向における変位角とを含む。カメラ変位計測部１１０は、取得したカメラ変位を示す情報（以下「カメラ変位情報」という）を、特徴点検出部１３０へ出力する。
【００３４】
床面検出部１２０は、撮影画像をステレオカメラ３００から取得し、取得した撮影画像から、床面を検出する。
【００３５】
より具体的には、床面検出部１２０は、まず、取得した撮影画像からステレオ測位法を用いて、距離画像に変換する。そして、床面検出部１２０は、変換した距離画像から、ヨー方向の回転面に平行であって、設置位置からの距離が直線的に変化する面領域のうち、最大の面領域を、床面として検出する。本実施の形態における床面検出部１２０は、撮影画像の下側に位置し、撮影画像の上下方向に奥行きが変化する面領域のうち最大のものを、床面として検出する。
【００３６】
床面検出部１２０は、撮影画像と、撮影画像における床面の領域を示す情報（以下「床面情報」という）とを、特徴点検出部１３０へ出力する。
【００３７】
特徴点検出部１３０は、ステレオカメラ（図示せず）の撮影画像から、特徴点（画像的に特徴を有する点）を抽出する。
【００３８】
より具体的には、特徴点検出部１３０は、床面検出部１２０から、撮影画像および床面情報を入力する。そして、特徴点検出部１３０は、撮影画像から、床面情報に基づいて、床面上の図形のコーナーや、床面上に置かれた物体の床面との接触領域のコーナーを、特徴点として検出する。
【００３９】
特徴点検出部１３０は、撮影画像と、撮影画像における特徴点の位置を示す情報（以下「特徴点位置情報」という）とを、特徴点表示部１４０へ出力する。また、特徴点検出部１３０は、特徴点位置情報を、計測点指定部１５０へ出力する。
【００４０】
なお、特徴点検出部１３０は、床面上の図形のエッジや、床面上に置かれた物体の床面との接触領域のエッジや、特定の模様、テクスチャ、色、パターンなどを、特徴点として検出してもよい。特徴点検出手法としては、例えば、Ｈａｒｒｉｓのコーナー検出手法や、ＳＩＦＴ（Scale Invariant Feature Transform）特徴量による特徴点検出手法を採用することができる。
【００４１】
また、特徴点検出部１３０は、計測点指定部１５０から、ユーザにより指定された特徴点を示す情報が２点について入力されると、その選択特徴点情報が示す２つの特徴点を、第１の計測点および第２の計測点とする。ユーザにより指定された特徴点を示す情報は、以下、「選択特徴点情報」という。第１の計測点および第２の計測点は、それぞれ、床面上に位置し撮影画像に含まれる点であり、カメラ状態計測に用いられる点である。
【００４２】
特徴点検出部１３０は、撮影画像と、撮影画像における第１の計測点および第２の計測点のそれぞれの位置を示す情報（以下「計測点位置情報」という）とを、対カメラ距離測定部１８０および対カメラ角測定部１９０へ出力する。
【００４３】
また、特徴点検出部１３０は、カメラ変位情報と、第１の計測点および第２の計測点のそれぞれの計測点位置情報および特徴量（画像特徴量、以下「計測点特徴量」という）とを、計測点データベース（ＤＢ）１７０へ出力する。計測点特徴量は、例えば上述の特徴点がＳＩＦＴ特徴量を用いて検出されたものである場合、ＳＩＦＴ特徴量とすることができる。
【００４４】
また、特徴点検出部１３０は、過去に取得された計測点を活用することができる場合には、これを活用し、計測点の指定を省略する。過去に取得された計測点を活用することができる場合とは、過去に取得された計測点が、最新の撮影画像にも含まれていると推定される場合である。
【００４５】
より具体的には、特徴点検出部１３０は、第１の時刻におけるカメラ変位情報および計測点位置情報と、第２の時刻におけるカメラ変位情報とに基づいて、第２の時刻の撮影画像に第１の計測点および第２の計測点が含まれるか否かを判断する。含まれる場合、特徴点検出部１３０は、第１の計測点の計測点特徴量を用いて、第２の時刻の撮影画像において第１の計測点を探索し、第２の計測点の計測点特徴量を用いて、第２の時刻の撮影画像において第２の計測点を探索する。
【００４６】
また、特徴点検出部１３０は、計測点間距離指定部１６０から、ユーザにより指定された計測点間距離Ｌが入力されると、その計測点間距離Ｌを、計測点データベース（ＤＢ）へ出力する。ここで、計測点間距離Ｌは、ステレオカメラ３００の設置位置の基準面への正射影位置から第１の計測点までの距離と、正射影位置から第２の計測点までの距離との差分である。
【００４７】
特徴点表示部１４０は、特徴点検出部１３０が検出した上述の複数の特徴点を、上述のユーザによる指定の選択肢として、ユーザに対して表示する。この指定された特徴点は、上述の第１の計測点および第２の計測点となる。
【００４８】
より具体的には、特徴点検出部１３０は、床面検出部１２０から、撮影画像および特徴点位置情報を入力する。そして、特徴点表示部１４０は、撮影画像を表示し、更に、特徴点位置情報に基づき、各特徴点の撮影画像における位置を、撮影画像に重畳して表示する。
【００４９】
なお、特徴点表示部１４０は、例えば、液晶ディスプレイ（図示せず）などを用いて各種の画像表示を行う表示部２４０に配置されている。
【００５０】
計測点指定部１５０は、特徴点検出部１３０で検出された特徴点のうち、基準面上に位置する特徴点である第１の計測点および第２の計測点の指定を、ユーザから受け付ける。より具体的には、計測点指定部１５０は、特徴点検出部１３０から、特徴点位置情報を入力する。そして、計測点指定部１５０は、特徴点表示部１４０が特徴点位置情報に基づいて表示する、複数の特徴点に対する選択操作を受け付ける。
【００５１】
計測点指定部１５０は、いずれかの特徴点が選択されたとき、選択された特徴点を示す選択特徴点情報を、特徴点検出部１３０へ出力する。
【００５２】
計測点間距離指定部１６０は、第１の計測点および第２の計測点について、計測点間距離Ｌの指定を、ユーザから受け付ける。そして、計測点間距離指定部１６０は、計測点間距離Ｌが指定されると、指定された計測点間距離Ｌを、特徴点検出部１３０へ出力する。
【００５３】
なお、計測点指定部１５０および計測点間距離指定部１６０は、例えば、マウスやキーボード（図示せず）などを用いて各種の操作入力を行う入力部２５０に配置されている。
【００５４】
計測点データベース１７０は、特徴点検出部１３０から入力された、カメラ変位情報、並びに、第１の計測点および第２の計測点の計測点位置情報を、入力時刻（取得時刻）に対応付けた状態で格納する。上述の通り、カメラ変位情報は、ステレオカメラ３００のカメラ変位を示す情報であり、計測点位置情報は、撮影画像における第１の計測点および第２の計測点のそれぞれの位置を示す情報である。また、計測点データベース１７０は、特徴点検出部１３０から入力された、第１の計測点および第２の計測点の計測点位置情報、並びに、第１の計測点および第２の計測点についての計測点間距離Ｌを、格納する。
【００５５】
対カメラ距離測定部１８０は、撮影画像における第１の計測点の視差に基づいて、設置位置から第１の計測点までの距離である第１の対カメラ距離ｄ１を算出する。また、対カメラ距離測定部１８０は、撮影画像における第２の計測点の視差に基づいて、設置位置から第２の計測点までの距離である第２の対カメラ距離ｄ２を算出する。
【００５６】
より具体的には、対カメラ距離測定部１８０は、特徴点検出部１３０から、撮影画像および計測点位置情報を入力する。そして、対カメラ距離測定部１８０は、ステレオ測位法により、第１の対カメラ距離ｄ１および第２の対カメラ距離ｄ２を算出する。この際、対カメラ距離測定部１８０は、予め保持しておいた、ステレオカメラ３００のレンズの歪曲収差に関する情報（以下「カメラレンズ情報」という）を用いる。第１の対カメラ距離ｄ１および第２の対カメラ距離ｄ２の算出手法の詳細については、後述する。
【００５７】
対カメラ距離測定部１８０は、算出した第１の対カメラ距離ｄ１および第２の対カメラ距離ｄ２を、ピッチ角計算部２００へ出力する。
【００５８】
対カメラ角測定部１９０は、撮影画像における第１の計測点の位置から、基準面に直交する方向における第１の計測点のステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第１の対カメラ角θ１を算出する。また、対カメラ角測定部１９０は、撮影画像における第２の計測点の位置から、基準面に直交する方向における第２の計測点のステレオカメラの光軸に対する傾斜角である第２の対カメラ角θ２を算出する。
【００５９】
より具体的には、対カメラ角測定部１９０は、特徴点検出部１３０から、撮影画像および計測点位置情報を入力する。そして、対カメラ角測定部１９０は、予め保持しておいたカメラレンズ情報を用いて、第１の対カメラ角θ１および第２の対カメラ角θ２を算出する。第１の対カメラ角θ１および第２の対カメラ角θ２の算出手法の詳細については、後述する。
【００６０】
対カメラ角測定部１９０は、算出した第１の対カメラ角θ１および第２の対カメラ角θ２を、ピッチ角計算部２００へ出力する。
【００６１】
なお、計測点ごとの対カメラ距離と対カメラ角との組は、適宜、「対カメラ位置」という。
【００６２】
ピッチ角計算部２００は、対カメラ距離測定部１８０から、第１の対カメラ距離ｄ１および第２の対カメラ距離ｄ２を入力する。また、ピッチ角計算部２００は、対カメラ角測定部１９０から、第１の対カメラ角θ１および第２の対カメラ角θ２を入力する。そして、ピッチ角計算部２００は、第１の対カメラ距離ｄ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第１の対カメラ角θ１、および第２の対カメラ角θ２に基づいて、ピッチ角θ０を算出する。ピッチ角θ０の算出手法の詳細については、後述する。
【００６３】
ピッチ角計算部２００は、第１の対カメラ距離ｄ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第１の対カメラ角θ１、第２の対カメラ角θ２、およびピッチ角θ０を、カメラ高さ計算部２１０へ出力する。
【００６４】
カメラ高さ計算部２１０は、ピッチ角計算部２００から、第１の対カメラ距離ｄ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第１の対カメラ角θ１、第２の対カメラ角θ２、およびピッチ角θ０を入力する。そして、カメラ高さ計算部２１０は、第１の対カメラ距離ｄ１、第１の対カメラ角θ１、およびピッチ角θ０、並びに、第２の対カメラ距離ｄ２、第２の対カメラ角θ２、およびピッチ角θ０の、少なくとも一方に基づいて、カメラ高さｈを算出する。カメラ高さｈの算出手法の詳細については、後述する。
【００６５】
カメラ高さ計算部２１０は、第１の対カメラ距離ｄ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第１の対カメラ角θ１、第２の対カメラ角θ２、ピッチ角θ０、およびカメラ高さｈを、フィードバック計算部２２０へ出力する。
【００６６】
なお、ピッチ角とカメラ高さとの組は、適宜、「カメラ姿勢」という。
【００６７】
フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌに基づいて、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈを再計算する。
【００６８】
より具体的には、フィードバック計算部２２０は、計測点データベース１７０から、計測点間距離Ｌを取得する。そして、フィードバック計算部２２０は、第１の対カメラ距離ｄ１、第１の対カメラ角θ１、第２の対カメラ距離ｄ２、第２の対カメラ角θ２、および計測点間距離Ｌに基づいて、ピッチ角θ０を再計算する。ピッチ角θ０の再計算手法の詳細については、後述する。
【００６９】
また、フィードバック計算部２２０は、再計算されたピッチ角θ０に基づいて、カメラ高さｈを再計算する。
【００７０】
より具体的には、フィードバック計算部２２０は、対カメラ距離測定部１８０〜カメラ高さ計算部２１０による算出結果に基づいて定まる計測点間距離Ｌ'と、ユーザが指定した計測点間距離Ｌとを入力する。そして、フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌ'と、計測点間距離Ｌとの差が最小となるように、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈを再計算する。カメラ高さｈの再計算手法の詳細については、後述する。
【００７１】
フィードバック計算部２２０は、再計算されたピッチ角θ０およびカメラ高さｈを、出力部２３０へ出力する。
【００７２】
出力部２３０は、再計算されたピッチ角θ０およびカメラ高さｈを、例えば、外部の情報処理装置（図示せず）や表示部２４０へ出力する。
【００７３】
カメラ状態測定装置１００は、例えば、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭなどの記憶媒体、およびＲＡＭなどの作業用メモリを有する。この場合、上記した各構成部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００７４】
このようなカメラ状態測定装置１００は、３次元形状が既知の校正物体または３次元位置が既知の特徴点を、撮影画像から確実に検出される状態で用意することなく、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈを精度良く算出することができる。これにより、カメラ状態測定装置１００は、従来技術に比べてより簡単に、ステレオカメラ３００の設置状態を精度良く測定することができる。
【００７５】
以上で、カメラ状態測定装置１００の構成についての説明を終える。
【００７６】
次に、カメラ状態測定装置１００の動作について説明する。
【００７７】
図３は、カメラ状態測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７８】
まず、ステップＳ１１００において、カメラ変位計測部１１０は、ステレオカメラ３００のヨー角およびピッチの初期状態を設定する。
【００７９】
そして、ステップＳ１２００において、カメラ変位計測部１１０は、未キャリブレーションという第１の条件、および、カメラ姿勢変化という第２の条件の少なくとも一方が満たされるか否かを判断する。第１の条件は、ステレオカメラ３００の設置状態の計測（キャリブレーション）が実施されていないという条件である。第２の条件は、ステレオカメラ３００の設置状態（姿勢）が変化したという条件である。
【００８０】
カメラ変位計測部１１０は、第１の条件および第２の条件のいずれかが満たされる場合（Ｓ１２００：ＹＥＳ）、ステップＳ１３００へ進む。また、カメラ変位計測部１１０は、第１の条件および第２の条件のいずれも満たされない場合（Ｓ１２００：ＮＯ）、後述のステップＳ２３００へ進む。
【００８１】
ステップＳ１３００において、カメラ変位計測部１１０は、カメラ変位情報を取得し、特徴点検出部１３０へ出力する。
【００８２】
そして、ステップＳ１４００において、特徴点検出部１３０は、現在のカメラ姿勢で既知の第１の計測点および第２の計測点があるか否かを判断する。すなわち、特徴点検出部１３０は、計測点データベース１７０を参照し、過去（第１の時刻）におけるカメラ変位情報および計測点位置情報から、現在（第２の時刻）の撮影画像に第１の計測点および第２の計測点が含まれるか否かを判断する。
【００８３】
特徴点検出部１３０は、現在のカメラ姿勢で既知の第１の計測点および第２の計測点の少なくとも一方がない場合（Ｓ１４００：ＮＯ）、ステップＳ１５００へ進む。また、特徴点検出部１３０は、現在のカメラ姿勢で既知の第１の計測点および第２の計測点の両方がある場合（Ｓ１４００：ＹＥＳ）、ステップＳ１６００へ進む。
【００８４】
ステップＳ１５００において、カメラ状態測定装置１００は、計測点追加処理を実行する。計測点追加処理は、第１および第２の計測点を、新たに追加する処理である。
【００８５】
図４は、計測点追加処理（図３のステップＳ１５００）の一例を示すフローチャートである。
【００８６】
まず、ステップＳ１５０１において、床面検出部１２０は、ステレオカメラ３００からの撮影画像から、ステレオ測位法を用いて、距離画像を抽出（生成）する。
【００８７】
そして、ステップＳ１５０２において、床面検出部１２０は、距離画像における距離変化から、撮影画像のうち床面に相当する領域を検出する。
【００８８】
そして、ステップＳ１５０３において、特徴点検出部１３０は、撮影画像の床面に相当する領域から、第１および第２の計測点の候補となる複数の特徴点を検出（自動検出）する。
【００８９】
そして、ステップＳ１５０４において、特徴点表示部１４０は、撮影画像に、検出した複数の特徴点を重畳した特徴点提示画像を生成し、生成した特徴点提示画像を（つまり特徴点を）表示する。
【００９０】
図５は、撮影画像の一例を示す図である。
【００９１】
図５に示すように、撮影画像４１０は、ステレオカメラ３００の左側のカメラにより撮影された左画像４１０Ｌと、ステレオカメラ３００の右側のカメラにより撮影された右画像４１０Ｒとから成る。床面には、３つの物体が床面に存在するものとする。
【００９２】
左画像４１０Ｌと右画像４１０Ｒとの間には、カメラの視点の違いにより、各部分の位置的な差（視差）が生じている。各部分の視差は、その部分の対カメラ距離に反比例する。したがって、床面検出部１２０は、撮影画像４１０から、各部分の対カメラ距離を算出し、距離画像を生成することができる。
【００９３】
図６は、距離画像から特徴点提示画像までの処理（Ｓ１５０１〜Ｓ１５０４）を説明するための図である。
【００９４】
上述の撮影画像４１０（図５参照）からは、例えば、図６（Ａ）に示すような距離画像４２１が得られる。ここでは、対カメラ距離（奥行き）を、濃淡で示している。
【００９５】
そして、距離画像４２１の各部分において、対カメラ距離は、例えば、図６（Ｂ）において矢印４２２で示す方向で変化していることが分かる。
【００９６】
図６（Ｂ）に示す例の場合、床面は、図６（Ｃ）において、斜線４２３で示す領域となり、この領域の、例えば、物体との境界から、特徴点（例えばコーナー）が検出される。
【００９７】
その結果、例えば、図６（Ｄ）に示すように、特徴点提示画像４２４において、抽出された各特徴点が、丸印４２５で表示される。
【００９８】
そして、図４のステップＳ１５０５において、計測点指定部１５０は、ユーザに計測点として用いる特徴点を、特徴点提示画像４２４により表示されている特徴点提示画像４２４の丸印４２５の中から（図６参照）選択させる。この際、計測点指定部１５０は、計測のためには最低２点が必要となるため、２点以上を指定するようユーザに要求する。指定された複数の特徴点のうちの２点は、第１および第２の計測点として扱われる。そして、第１および第２の計測点の計測点特徴量（例えばＳＩＦＴ特徴量）および計測点位置情報は、計測点データベース１７０に格納される。
【００９９】
また、計測点間距離指定部１６０は、計測点指定部１５０で指定され、第１および第２の計測点として扱われることとなった２つの特徴点の計測点間距離Ｌを、ユーザに手動で入力させる。２つの特徴点の計測点間距離Ｌは、例えば、既知の値であり、その値をユーザが手動で入力するものとする。
【０１００】
そして、カメラ状態測定装置１００は、図３のステップＳ１８００へ進む。
【０１０１】
一方、ステップＳ１６００において、特徴点検出部１３０は、現在の撮影画像に含まれている第１の計測点および第２の計測点のそれぞれの計測点特徴量を、計測点データベース１７０から取得する。
【０１０２】
そして、ステップＳ１７００において、特徴点検出部１３０は、取得した計測点特徴量を用いて、現在の撮影画像において、第１の計測点および第２の計測点を探索する。
【０１０３】
そして、ステップＳ１８００において、対カメラ距離測定部１８０および対カメラ角測定部１９０は、第１および第２の計測点の対カメラ位置の測定を行う。具体的には、第１および第２の計測点の対カメラ位置とは、第１および第２の対カメラ距離ｄ１、ｄ２、および、第１および第２の対カメラ角θ１、θ２である。対カメラ距離測定部１８０は、例えば、ステレオ測位法により、第１および第２の対カメラ距離ｄ１、ｄ２を算出する。
【０１０４】
ただし、この計算に際しては、ピンホールカメラの場合、ステレオ測位法による計算をそのまま適用することができるが、カメラレンズを用いる通常のカメラの場合、ステレオ測位法による計算をそのまま適用することはできない。カメラレンズを用いて撮影される画像には、レンズの歪みによる歪曲収差が生じるからである。
【０１０５】
そこで、対カメラ距離測定部１８０は、ステレオカメラ３００のカメラレンズの放射方向の歪曲収差を修正した後、左右画像間の視差を求め、第１および第２の対カメラ距離ｄ１、ｄ２を算出する。
【０１０６】
図７は、歪曲収差を説明するための図である。
【０１０７】
図７に示すように、歪曲収差Ｄはレンズ４３１の中心に向かって入射角θで入射した光線４３２は、理想的なレンズではそのまま入射角θと同じ出射角で撮像素子４３３に到達し、撮影画像には歪みが生じない。
【０１０８】
ところが、実際には、光線４３２の出射角は、光軸４３４に対して、外側もしくは内側にずれた角度θ’、θ''となる。光線４３２は、光軸４３４に対して、外側もしくは内側にずれた位置ａ’、ａ''で撮像素子４３３に到達する。このため、実際には、撮影画像には歪みが生じる。
【０１０９】
歪曲収差Ｄは、例えば、レンズと撮像素子４３３との距離ｃ、および撮影画像の中心（光軸４３４）からの距離ｒを用いて以下の式（１）により表される。なお、式（１）における変数θ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、・・・は、ステレオカメラ３００の検定により求めることができる。
【数１】
2013053948.tif 000003
【０１１０】
そして、図３のステップＳ１９００において、ピッチ角計算部２００およびカメラ高さ計算部２１０は、カメラ姿勢（ピッチ角θ０およびカメラ高さｈ）の計算を行う。
【０１１１】
ここでは、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの算出手法について説明する。
【０１１２】
図８は、各パラメータを説明するための図である。ここでは、ステレオカメラ３００の光軸を通る垂直平面に各パラメータを投影した状態を示す。
【０１１３】
図８に示すように、ステレオカメラ３００の高さｈは、床面４４２からの垂直距離である。ステレオカメラ３００のピッチ角θ０は、ステレオカメラ３００の回転中心４４１を通り、床面４４２に平行な面４４３と、ステレオカメラ３００の光軸４４４とが成す角である。
【０１１４】
計測点間距離Ｌは、実空間における第１の計測点Ｏ'１と第２の計測点Ｏ'２との距離である。
【０１１５】
第１の対カメラ距離ｄ１は、ステレオカメラ３００の回転中心４４１と第１の計測点Ｏ'１との距離である。第２の対カメラ距離ｄ２は、ステレオカメラ３００の回転中心４４１と第２の計測点Ｏ'２との距離である。
【０１１６】
第１の対カメラ角θ１は、光軸４４４と、ステレオカメラ３００の回転中心４４１と第１の計測点Ｏ'１とを結ぶ直線４４５とが成す角である。第２の対カメラ角θ２は、光軸４４４と、ステレオカメラ３００の回転中心４４１と実空間における第２の計測点Ｏ'２とを結ぶ直線４４６とが成す角である。
【０１１７】
なお、第１の対カメラ角θ１および第２の対カメラ角θ２は、撮影画像の画像平面４４７における第１の計測点Ｏ１の位置（ｘ１，ｙ１）および第２の計測点Ｏ２の位置（ｘ２，ｙ２）から、それぞれ求めることができる。
【０１１８】
図８に示すように、カメラ高さｈと、第１の対カメラ距離ｄ１、第１の対カメラ角θ１、およびピッチ角θ０と、第２の対カメラ距離ｄ２、第２の対カメラ角θ２、およびピッチ角θ０との間には、以下の式（２）に示す関係が成り立つ。
【数２】
2013053948.tif 000004
【０１１９】
式（２）は、以下の式（３）のように変形することができ、最終的に、以下の式（４）が得られる。
【数３】
2013053948.tif 000005
【数４】
2013053948.tif 000006
【０１２０】
ピッチ角計算部２００は、例えば、式（４）を用いて、ピッチ角θ０を算出する。
【０１２１】
そして、カメラ高さ計算部２１０は、例えば、上述の式（２）を用いて、カメラ高さｈを算出する。
【０１２２】
以上で、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの算出手法についての説明を終える。
【０１２３】
図４のステップＳ２０００において、フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌが既知か否かを判断する。すなわち、フィードバック計算部２２０は、第１の計測点Ｏ'１と第２の計測点Ｏ'２との間の計測点間距離Ｌ（図８参照）が、既にユーザにより入力され、計測点データベース１７０に格納されているか否かを判断する。
【０１２４】
フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌが既知である場合（Ｓ２０００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１００へ進む。また、フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌが既知ではない場合（Ｓ２０００：ＮＯ）、後述のステップＳ２２００へ進む。
【０１２５】
なお、フィードバック計算部２２０は、計測点間距離Ｌが既知ではない場合、再計算していないピッチ角θ０およびカメラ高さｈを、そのまま出力部２３０へ出力してもよい。
【０１２６】
ステップＳ２１００において、フィードバック計算部２２０は、ユーザ入力による計測点間距離Ｌを用いて、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの再計算を行う。この際、フィードバック計算部２２０は、ユーザ入力による計測点間距離Ｌと、ステレオ測位による実測値としての計測点間距離Ｌ'とが等しいという拘束条件を設定して、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの再計算を行う。
【０１２７】
ここでは、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの再計算手法について説明する。
【０１２８】
ステレオ測位により取得された各パラメータと、これらのパラメータにより算出することができる計測点間距離Ｌ'との間には、以下の式（５）が成り立つ。
【数５】
2013053948.tif 000007
【０１２９】
また、図８からも明らかなように、ユーザ入力による計測点間距離Ｌと、ステレオ測位により算出することができる計測点間距離Ｌ'との間には、理想的な場合、以下の式（６）が成り立つ。
【数６】
2013053948.tif 000008
【０１３０】
すなわち、ユーザ入力による計測点間距離Ｌと、ステレオ測位による計測点間距離Ｌ'との差は、理想的にはゼロとなる。そこで、フィードバック計算部２２０は、例えば、以下の式（７）に示す関数ｆ（θ０）が最小となるようなピッチ角θ０を、再計算する。
【数７】
2013053948.tif 000009
【０１３１】
なお、式（７）は、以下の式（８）のように変形することができる。
【数８】
2013053948.tif 000010
【０１３２】
ただし、式（８）におけるαは、以下の式（９）を満たす値である。
【数９】
2013053948.tif 000011
【０１３３】
そして、フィードバック計算部２２０は、再計算されたピッチ角θ０から、例えば、上述の式（２）を用いて、カメラ高さｈを再計算する。
【０１３４】
以上で、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの再計算手法についての説明を終える。
【０１３５】
ステップＳ２２００において、フィードバック計算部２２０は、カメラ変位計測部１１０に対して、再計算したピッチ角θ０およびカメラ高さｈをフィードバックし、そのカメラ変位情報を更新させる。
【０１３６】
そして、ステップＳ２３００において、特徴点検出部１３０は、ユーザ操作などにより処理の終了を指示されたか否かを判断する。特徴点検出部１３０は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ２３００：ＮＯ）、ステップＳ１２００へ戻る。なお、カメラ変位計測部１１０は、ステップＳ１２００の判断処理を、定期的に行うことが望ましい。また、特徴点検出部１３０は、処理の終了を指示された場合（Ｓ２３００：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１３７】
このような動作により、カメラ状態測定装置１００は、過去に指定された計測点や計測点間距離を利用することができる。また、これにより、カメラ状態測定装置１００は、ユーザによる計測点や計測点間距離の指定回数を低減することができ、ユーザ負担を軽減した状態で、ステレオカメラ３００の設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができる。
【０１３８】
以上で、カメラ状態測定装置１００の動作についての説明を終える。
【０１３９】
以上説明したように、本実施の形態に係るカメラ状態測定装置１００は、ステレオカメラ３００の設置状態に関し、基準面上の２点およびその計測点間距離Ｌの指定をユーザから受け付ける。そして、カメラ状態測定装置１００は、かかる２点についての対カメラ距離ｄ１、ｄ２および対カメラ角θ１、θ２を取得し、更にこれらからピッチ角θ０およびカメラ高さｈを算出する。そして、カメラ状態測定装置１００は、ユーザが指定した計測点間距離Ｌに基づいて、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈを再計算する。
【０１４０】
これにより、カメラ状態測定装置１００は、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈを算出することができる。この際、カメラ状態測定装置１００は、３次元形状が既知の校正物体または３次元位置が既知の特徴点を、撮影画像から確実に検出される状態で用意する必要がない。また、カメラ状態測定装置１００は、計測点の位置関係（計測点間距離Ｌ）を拘束条件として導入することができる。
【０１４１】
また、例えば、上述の特許文献２および特許文献３に記載の技術は、計測に手間が掛かるだけでなく、カメラの姿勢計測のために３次元実空間から２次元画像空間への回転・拡大縮小・平行移動の射影パラメータを推定する必要がある。かかる技術では、拡張カルマンフィルタを用いており、パラメータの推定平均値および推定誤差共分散行列を更新することで、射影パラメータを推定している。このような推定では、誤差が最小となるパラメータの繰り返し計算が必要であり、かつ、その計算時間は、計算の繰り返し回数に応じて変動する。このような推定では、繰り返し演算の過程で局所解が得られる可能性も生じる。
【０１４２】
この点、カメラ状態測定装置１００は、ステレオカメラ３００と計測点の位置関係を予め規定することなく、かつ、３次元空間から２次元空間への射影パラメータを求めることなく、実測値に基づいたカメラ設置状態を一意に得ることができる。すなわち、カメラ状態測定装置１００は、従来技術に比べて、より簡単にステレオカメラ３００の設置状態を計測し、しかも、測位誤差の影響を低減させることができる。
【０１４３】
また、カメラ状態測定装置１００は、自動検出した特徴点を計測点に用いるので、事前の計測点の設定が不要なキャリブレーションが可能となる。
【０１４４】
また、本実施の形態では、このようなカメラ状態測定装置１００を、撮影画像からの人物検出や車両検出などの画像認識手段を備えた監視カメラ装置に応用することにより、それらの監視精度を簡単に向上させることができる。これは、精度の高いカメラ高さｈおよびピッチ角θ０が得られれば、撮影画像中における検出対象物体の想定サイズの絞り込みや、カメラアングルに応じたテンプレート切り替えを、より正確に行うことができるからである。
【０１４５】
なお、以上説明した実施の形態２では、２点の計測点に基づいてステレオカメラの設置状態を測定するものとしたが、３点以上の計測点に基づいてステレオカメラの設置状態を計測してもよい。
【０１４６】
例えば、第１〜第３の計測点Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３が指定されたとする。この場合、カメラ状態測定装置１００は、これら第１〜第３の計測点Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３の間の、第１〜第３の間の計測点間距離Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３１を使って、例えば、以下の式（１０）で表される関数ｆ'（θ０）が最小となる値を求める。ここで、Ｌｍｎは計測点Ｏｍ、Ｏｎ間の距離を表す。
【数１０】
2013053948.tif 000012
【０１４７】
勿論、計測点間の距離のいずれかが未知である場合でも、既に説明したように、未知の計測点間距離に関する項を除くことによって、ステレオカメラの設置状態を計算することは可能である。
【０１４８】
なお、３点以上の計測点が指定された場合は、全ての計測点間の計測点間距離が必ずしも必要ではなく、１つの計測点間距離のみでもよい。ただし、本実施の形態では、計測点の数および計測点間距離の数が多いほど、フィードバック計算による精度向上が見込まれる。特に、ステレオ測位が本実施の形態のように画像マッチングにより行われる場合は、マッチング精度に応じた誤差が発生する可能性があるが、このような場合に、計測点の数および計測点間距離の数を増やすことは好ましい。
【０１４９】
また、以上説明した実施の形態２では、天井付近に床面側を撮影対象としてその位置を固定されたステレオカメラを対象とし、ピッチ角θ０およびカメラ高さｈの基準となる基準面を床面としたが、これに限定されない。カメラ状態測定装置は、例えば、床付近に天井側を撮影対象としてその位置を固定されたステレオカメラを対象としてもよい。この場合の基準面は、例えば、天井面となる。また、撮影画像においてどの領域が基準面であるかの判断基準は、ステレオカメラの固定位置および撮影対象に応じて異なる。
【０１５０】
なお、カメラ高さｈが既知である場合、計測点は、１点でも、上述の式（２）から、ピッチ角θ０を測定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明は、ステレオカメラの設置状態を、簡単にかつ精度良く測定することができるカメラ状態測定装置およびカメラ状態計測方法として有用である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００  カメラ状態測定装置
１１０  カメラ変位計測部
１２０  床面検出部
１３０  特徴点検出部
１４０  特徴点表示部
１５０  計測点指定部
１６０  計測点間距離指定部
１７０  計測点データベース
１８０  対カメラ距離測定部
１９０  対カメラ角測定部
２００  ピッチ角計算部
２１０  カメラ高さ計算部
２２０  フィードバック計算部
２３０  出力部
２４０  表示部
２５０  入力部
３００  ステレオカメラ
【図１】
2013053948.tif 000013
【図２】
2013053948.tif 000014
【図３】
2013053948.tif 000015
【図４】
2013053948.tif 000016
【図５】
2013053948.tif 000017
【図６】
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【図７】
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【図８】
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