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公開番号2025107911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001461
出願日2024-01-09
発明の名称キャリブレーション方法、及びキャリブレーションシステム
出願人興和株式会社
代理人個人
主分類H04N 23/60 20230101AFI20250714BHJP(電気通信技術)
要約【課題】容易に撮像装置のキャリブレーションを実施できるキャリブレーション方法、及びキャリブレーションシステムを提供する。
【解決手段】ディスプレイ3を利用したキャリブレーション方法であって、取得ステップと、演算ステップと、第1導出ステップと、第2導出ステップと、最適化ステップとを備えることを特徴とする。取得ステップは、キャリブレーションの対象となる撮像装置2を用いて、前記ディスプレイ3に表示されたパターン31を撮像した画像を取得する。演算ステップは、前記ディスプレイ3に前記パターン31を表示する際の表示条件、及び前記画像におけるパターン画像の撮像形状に基づき、ホモグラフィ行列を求める。第1導出ステップは、前記撮像形状に基づき、前記撮像装置2における画像中心を導出する。第2導出ステップは、前記画像中心に基づき、焦点距離を導出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ディスプレイを利用したキャリブレーション方法であって、
キャリブレーションの対象となる撮像装置を用いて、前記ディスプレイに表示されたパターンを撮像した画像を取得する取得ステップと、
前記ディスプレイに前記パターンを表示する際の表示条件、及び前記画像におけるパターン画像の撮像形状に基づき、ホモグラフィ行列を求める演算ステップと、
前記撮像形状に基づき、前記撮像装置における画像中心を導出する第１導出ステップと、
前記画像中心に基づき、焦点距離を導出する第２導出ステップと、
前記ホモグラフィ行列、前記画像中心、及び前記焦点距離を用いた非線形方程式を解き、前記撮像装置のレンズ歪みを導出する最適化ステップと、
を備えること
を特徴とするキャリブレーション方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記取得ステップの前に、前記ディスプレイにおける平面状の表示面を、前記撮像装置の光軸に対して０°よりも大きく９０°未満の傾きに配置する設置ステップをさらに備えること
を特徴とする請求項１記載のキャリブレーション方法。
【請求項３】
前記取得ステップは、前記パターンに加え、前記ディスプレイとは異なる補助ディスプレイに表示された補助パターンを撮像した前記画像を取得することを含み、
前記補助ディスプレイの表示面は、前記ディスプレイの表示面とは異なる向きに配置されること
を特徴とする請求項２記載のキャリブレーション方法。
【請求項４】
前記画像に基づき、前記ディスプレイの輝度を補正する輝度補正ステップをさらに備えること
を特徴とする請求項１～３のうち何れか１項記載のキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記撮像形状が、円形状となるように補正するパターン補正ステップをさらに備えること
を特徴とする請求項４記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記最適化ステップは、
前記ディスプレイに表示する前記パターンの位置を、それぞれ変更して複数回撮像した結果を合わせることで、新たな画像を取得する再取得ステップと、
前記新たな画像、前記ホモグラフィ行列、前記画像中心、及び前記焦点距離を用いた非線形方程式を解き、前記撮像装置のレンズ歪みを導出する歪み導出ステップと
を含むこと
を特徴とする請求項５記載のキャリブレーション方法。
【請求項７】
ディスプレイを利用したキャリブレーションシステムであって、
キャリブレーションの対象となる撮像装置を用いて、前記ディスプレイに表示されたパターンを撮像した画像を取得する取得部と、
前記ディスプレイに前記パターンを表示する際の表示条件、及び前記画像におけるパターン画像の撮像形状に基づき、ホモグラフィ行列を求める演算部と、
前記撮像形状に基づき、前記撮像装置における画像中心を導出する第１導出部と、
前記画像中心に基づき、焦点距離を導出する第２導出部と、
前記ホモグラフィ行列、前記画像中心、及び前記焦点距離を用いた非線形方程式を解き、前記撮像装置のレンズ歪みを導出する最適化部と、
を備えること
を特徴とするキャリブレーションシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、キャリブレーション方法、及びキャリブレーションシステムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイを利用した撮像装置のキャリブレーション方法として、例えば特許文献１や、非特許文献１のような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたカメラ校正装置は、画像取得回路と、第１姿勢情報取得回路と、第２姿勢情報取得回路と、算出回路と、補正回路と、を備える。画像取得回路は、姿勢センサを備えた表示装置（ディスプレイ等）に設けられた校正用マーカの、カメラによる撮影画像を取得する。第１姿勢情報取得回路は、撮影画像の撮影時の校正用マーカの第１姿勢情報を取得する。第２姿勢情報取得回路は、カメラの搭載装置（車両等）の第２姿勢情報を取得する。算出回路は、撮影画像に含まれる校正用マーカに基づいて導出したカメラのカメラ姿勢情報に応じた校正量を算出する。補正回路は、算出回路で算出された校正量を、第１姿勢情報と第２姿勢情報との差に基づいて補正する。
【０００４】
非特許文献１では、カメラからの相対位置が特定されたディスプレイに表示された仮想パターンを用いて、カメラパラメータを推定した結果に基づき、キャリブレーションを実施する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－１４２８３４号公報
【非特許文献】
【０００６】
Lei Tan et al. "Automatic Camera Calibration Using Active Displays of a Virtual Pattern" Sensors 2017, 17, 685
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１では、表示装置における構成用マーカの第１姿勢情報と、カメラの搭載装置の第２姿勢情報との差に基づいて補正することを前提としている。このため、カメラ自体のキャリブレーションまでは考慮されていない。
【０００８】
また、非特許文献１では、カメラとディスプレイとの相対位置を予め把握する必要があり、特許文献１のような各姿勢の関係が不明瞭な場合には用いることができない。このため、容易にカメラ等のような撮像装置のキャリブレーションを実施できる方法が望まれている。
【０００９】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、容易に撮像装置のキャリブレーションを実施できるキャリブレーション方法、及びキャリブレーションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係るキャリブレーション方法は、ディスプレイを利用したキャリブレーション方法であって、キャリブレーションの対象となる撮像装置を用いて、前記ディスプレイに表示されたパターンを撮像した画像を取得する取得ステップと、前記ディスプレイに前記パターンを表示する際の表示条件、及び前記画像におけるパターン画像の撮像形状に基づき、ホモグラフィ行列を求める演算ステップと、前記撮像形状に基づき、前記撮像装置における画像中心を導出する第１導出ステップと、前記画像中心に基づき、焦点距離を導出する第２導出ステップと、前記ホモグラフィ行列、前記画像中心、及び前記焦点距離を用いた非線形方程式を解き、前記撮像装置のレンズ歪みを導出する最適化ステップと、を備えることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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