(57)【要約】 【課題】  撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための方法を提供すること。【解決手段】  被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正用データを作成するための方法である。前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させる棒立設工程と、  その棒立設工程にて立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影する撮影工程と、  その撮影工程にて撮影した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定工程と、を含むことで、  撮影データ内の少なくとも四箇所での校正用棒の上下端の位置を特定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正用データを作成するための方法であって、
前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させる棒立設工程と、
その棒立設工程にて立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影する撮影工程と、
その撮影工程にて撮影した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定工程と、を含むことで、
撮影データ内の少なくとも四箇所での校正用棒の上下端の位置を特定することとしたことを特徴とする校正用データ作成方法。
【請求項２】
被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための装置であって、
前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させる棒立設手段と、
その棒立設手段によって垂直に立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影した撮影データ内において当該校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定手段と、
前記の棒立設手段を前記カメラの撮影領域内にて移動させる棒移動手段と、
前記の上下端特定手段によって特定された上下端の位置データのうち，撮影データ内の少なくとも四箇所における上下端の位置データを用いて校正用データを作成する校正用データ作成手段と、を備えたことを特徴とする校正用データ作成装置。
【請求項３】
前記の棒立設手段には、校正用棒が垂直に立設されたか否かを判断する垂直判断手段を備えた請求項２に記載の校正用データ作成装置。
【請求項４】
被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するためのコンピュータプログラムであって、
そのプログラムは、前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させたことを確認する棒立設手順と、
その棒立設手順にて立設させたことを確認した校正用棒を前記カメラにて撮影して撮影データを得る撮影データ取得手順と、
その撮影データ取得手順にて取得した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定手順と、
特定された上下端の位置データのうち，撮影データ内の少なくとも四箇所における上下端の位置データを用いて校正用データを作成する校正用データ作成手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体をステレオ撮影することで三次元での位置を計測するための校正基準点を作成して校正用データを得る方法、校正用データ作成装置および校正用データ作成に用いるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる角度からひとつの被写体を撮影し、その画像データから三次元でのデータ処理を実行するステレオ画像処理技術は、いろいろな分野で用いられている。たとえば、図７に示すように、予め大きさが分かっている立方体をステレオ撮影し、三次元のデータ補正に用いるのである。
また、たとえば、特許文献１に記載される技術が提供されている。
【特許文献１】特開平９−２１０６９４号公報
【０００３】
この技術は、『人為的な操作による誤差を排除して測量精度を高める』ことが可能な三次元計測装置を実現する（図８参照）。
【０００４】
また、非接触三次元測定における広域の撮影範囲を効率化する技術として、特許文献２に記載される技術がある。
【特許文献２】特開２００７−１０１２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、撮影する範囲が非常に広い場合、校正用の立方体も大きくなければ誤差が大きくなってしまう。大きな立方体を予め用意しておくことは困難であるし、現場で形成する手段も適切な方法がなかった。特許文献１および２の技術を用いても、あるいはそれらを組み合わせても、実用レベルの技術にはならなかった。
【０００６】
本発明が解決すべき課題は、撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための技術を提供することにある。
請求項１に記載の発明の目的は、撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための方法を提供することにある。
請求項２および請求項３に記載の発明の目的は、撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための装置を提供することにある。
請求項４に記載の発明の目的は、撮影範囲が広くても、三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するに際して、予め長さが把握できている棒を立てて撮影することとする。棒を立設させる地点の絶対位置は特定されており，これと棒の長さからその上端の絶対位置を割り出し、三次元計測の基礎データとするものである。
【０００８】
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正用データを作成するための方法に係る。
すなわち、前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させる棒立設工程と、  その棒立設工程にて立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影する撮影工程と、  その撮影工程にて撮影した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定工程と、を含むことで、  撮影データ内の少なくとも四箇所での校正用棒の上下端の位置を特定することとしたことを特徴とする。
【０００９】
（用語説明）
「校正用棒」とは、広い撮影範囲での撮影データ中においても、存在感のある長さおよび太さをなす棒をいう。撮影データ内において当該棒の両端の位置が分かりやすいように、両端に発光素子などを備えると好ましい。
「絶対位置」の特定については、たとえば、ＧＰＳを用いる。校正用棒にＧＰＳを備えても良いし、カメラにＧＰＳを備えておいて、校正用棒の位置特定においてそのカメラからの距離などを計測をしても良い。
【００１０】
（作用）
棒立設工程によって、カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を垂直に立設させる。そして、立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影する。撮影した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を、上下端特定工程にて特定する。予め決められている校正用棒の長さおよび絶対位置が特定されている場所を用いれば、撮影データ内の校正用棒の上下端の位置を特定することができる。撮影データ内の少なくとも四箇所での校正用棒の上下端位置が特定されるまで，上下端特定工程までを繰り返すことで、合計八点の三次元データが得られれば、それらを用いて直方体を形成することができる。そしてその八点は、ステレオ撮影にて取得した画像データに対する三次元の校正を実行するための基礎データとなる。前記の八点の三次元データを得るための大きさが自由に設定できるので、広い撮影領域でも誤差の小さな基礎データを取得できる。
【００１１】
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するための装置に係る。
すなわち、    前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を絶対位置が特定されている場所へ垂直に立設させる棒立設手段と、  その棒立設手段によって垂直に立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影した撮影データ内において当該校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定手段と、  前記の棒立設手段を前記カメラの撮影領域内にて移動させる棒移動手段と、  前記の上下端特定手段によって特定された上下端の位置データのうち，撮影データ内の少なくとも四箇所における上下端の位置データを用いて校正用データを作成する校正用データ作成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の校正用データ作成装置を限定したものであり、
前記の棒立設手段には、校正用棒が垂直に立設されたか否かを判断する垂直判断手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
（用語説明）
「垂直判断手段」とは、たとえば水準器である。棒立設手段に対してデジタル出力が可能であれば、その出力を垂直でない場合の立設において微調整を素早く行うことができる。
【００１４】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、被写体に対する角度を異ならせて設置した複数のカメラを用いてステレオ撮影を実行する場合の校正基準点を作成するためのコンピュータプログラムに係る。
そのプログラムは、  前記カメラの撮影領域内にて所定長さの校正用棒を垂直に立設させたことを確認する棒立設手順と、  その棒立設手順にて立設させた校正用棒を前記カメラにて撮影して撮影データを得る撮影データ取得手順と、  その撮影データ取得手順にて取得した撮影データ内における校正用棒の上下端の位置を特定する上下端特定手順と、  特定された上下端の位置データのうち，撮影データ内の少なくとも四箇所における上下端の位置データを用いて校正用データを作成する校正用データ作成手順とをコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項４に記載の発明によれば、被写体の撮影範囲が広くても、精度の良い三次元計測をする際に必要な校正用データの取得を可能とするための装置、方法およびコンピュータプログラムを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施形態および図面に基づいて更に詳しく説明する。ここで使用する図面は図１から図６である。図１から図３は、第一の実施形態を示し、図４から図６は、第二の実施形態を示す。
【００１７】
（第一の実施形態）
図１に基づいて、第一の実施例を説明する。
まず、ステレオ撮影をするためのカメラを二台設置する（ステップ１）。そして、背景画像を撮影する（ステップ１１）。そのカメラの撮影領域内における予め位置データが特定できる場所へ、校正用棒を移動し、垂直に設置する（ステップ２、ステップ３）。そして、垂直に立てた校正用棒を背景画像の撮影アングルにて撮影する（ステップ４）。すなわち、同じ撮影アングルにて、校正用棒が入らない画像データと入った画像データとを取得する。
【００１８】
校正用棒が入った撮影データと、背景のみの撮影データとで、差分を取れば、校正用棒のみの画像データが得られる（ステップ４２）。その差分の画像データも一旦保存しておく（ステップ４３）。そして、既に保存している差分の画像データとの総和を演算する（ステップ４４）。校正用棒の長さは、予め決まっており、しかもその絶対位置のデータが特定できているので、校正用棒が入った画像データの中で、基準長さとすることができる。
校正用棒の位置データは、四箇所以上必要なので、足りなければ、ステップ２からの作業を繰り返す（ステップ６）。足りていればフローを終了し、校正用棒のみのデータを得ることができる。
【００１９】
図２および図３を用いて、更に説明する。
校正用棒が画面に入っていない撮影データの輝度情報は、ｇ０（Ｘ，Ｙ）にて表すとする。一度目の校正用棒の撮影データにおける輝度情報がｇ１（Ｘ，Ｙ）、二度目の校正用棒の撮影データにおける輝度情報がｇ２（Ｘ，Ｙ）、三度目の校正用棒の撮影データにおける輝度情報がｇ３（Ｘ，Ｙ）、四度目の校正用棒の撮影データにおける輝度情報がｇ４（Ｘ，Ｙ）となる。
背景画像を引き算したら、一度目の校正用棒の撮影データの輝度情報は、Ｇ１｜ｇ０−ｇ１｜となる。同様に、二度目の校正用棒の撮影データの輝度情報はＧ２｜ｇ０−ｇ２｜、三度目の校正用棒の撮影データの輝度情報はＧ３｜ｇ０−ｇ３｜、四度目の校正用棒の撮影データの輝度情報は、Ｇ４｜ｇ０−ｇ４｜となる。
【００２０】
図３に示すように、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、背景との輝度差を示しており、画像の各位置における最大輝度をそれらから抽出して，総和のデータすなわち、Ｇｃａｌｉｂ＝Ｍａｘ｛Ｇ１〜Ｇ４｝の画像を作成する。すなわち，Ｇ１からＧ４の画像において，背景は輝度＝０であり、各校正用棒の輝度はそれぞれ５であるとすれば、総和のデータにおいて、四本の校正用棒の位置では，輝度＝５の校正用棒の輝度＝５が最大となるので，これがＧ１からＧ４からそれぞれ抽出され，Ｇｃａｌｉｂの画像が作成されるのである。この演算結果を用いれば、三次元の校正用データを作成可能である。
【００２１】
次に、図４から図６を用いて、第二の実施形態を説明する。
この実施形態では、予め校正用棒の長さおよび校正棒を立てる四地点の位置データを決定しておき、一度に四本の校正用棒を立てて撮影してしまい、校正用データの作成を容易にするのである。
第一の実施形態におけるステップ１１，およびステップ４２からステップ４４が省略でき、ステップ６も省略できる。
【００２２】
図５および図６に基づいて更に詳しく説明する。
図５に示すｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４は、校正用棒を垂直に立てる場所として予め決めてあり、その絶対位置はＧＰＳなどを用いて割り出しておく。カメラとの相対位置として，その場所の位置を決めておいてもよい。
それぞれｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４の地点において校正用棒を垂直に立て、二台のカメラにて撮影する。校正用棒を四本用意できるので、一度にｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４に校正棒を立て、撮影データを得ることができる。
【００２３】
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４における校正用棒の先端は、それぞれｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４となっており、ｍ１からｍ４およびｄ１からｄ４を頂点とする直方体を形成できる。予め辺の長さを把握できている直方体なので、ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４の絶対位置データとともに用いれば、三次元の校正用データを作成可能である。  なお、撮影データ中においてｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４が明確に特定できるように、校正用棒の先端には、発光素子などを備えておくことが望ましい。
以上のような第一および第二の実施形態によれば、三次元データを得るための大きさが予め自由に設定できるので、広い撮影領域でも誤差の小さな基礎データを取得できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本願発明は、ステレオ撮影を必要とする産業、たとえば計測、画像処理などのソフトウェア作成業の分野、建設、土木などの分野において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第一の実施形態を示すフローチャートである。
【図２】第一の実施形態を示す概念図である。
【図３】第一の実施形態を示す概念図である。
【図４】第二の実施形態を示すフローチャートである。
【図５】第二の実施形態を示す概念図である。
【図６】第二の実施形態を示す概念図である。
【図７】従来技術を示す概念図である。
【図８】従来技術を示す概念図である
【符号の説明】
【００２６】
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４；  校正用棒の先端
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４；  校正用棒の立設地点
【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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