JPH11160021A - 広域３次元位置計測方法及び装置 - Google Patents
広域３次元位置計測方法及び装置Info
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- JPH11160021A JPH11160021A JP9325561A JP32556197A JPH11160021A JP H11160021 A JPH11160021 A JP H11160021A JP 9325561 A JP9325561 A JP 9325561A JP 32556197 A JP32556197 A JP 32556197A JP H11160021 A JPH11160021 A JP H11160021A
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- coordinate system
- cameras
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- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数のカメラによる３次元位置計測方法及び
装置で、カメラパラメータのキャリブレーションを簡便
にし、広域の対象を容易に計測可能にする。 【解決手段】 まず複数カメラを位置計測領域が広範囲
に重なるよう治具に固定する（Ｓ１）。次に各カメラ共
通のカメラ座標系での各カメラの外部／内部パラメータ
を求めて、複数カメラでの対象の画像面上の位置から三
角測量の原理によりカメラ座標系での対象の３次元位置
を求める変換式を構成する（Ｓ２）。次にカメラを固定
した治具と計測領域座標系で既知の位置関係の複数の特
徴物体を備えた組み立て可能な治具を、計測領域に設置
する（Ｓ３）。次に複数カメラで特徴物体を計測し、変
換式によるカメラ座標系での特徴物体の３次元位置を計
測領域座標系での３次元位置に変換するパラメータを求
める（Ｓ４）。最後にこのパラメータと変換式から広域
での計測対象の３次元位置を求める（Ｓ５）。
装置で、カメラパラメータのキャリブレーションを簡便
にし、広域の対象を容易に計測可能にする。 【解決手段】 まず複数カメラを位置計測領域が広範囲
に重なるよう治具に固定する（Ｓ１）。次に各カメラ共
通のカメラ座標系での各カメラの外部／内部パラメータ
を求めて、複数カメラでの対象の画像面上の位置から三
角測量の原理によりカメラ座標系での対象の３次元位置
を求める変換式を構成する（Ｓ２）。次にカメラを固定
した治具と計測領域座標系で既知の位置関係の複数の特
徴物体を備えた組み立て可能な治具を、計測領域に設置
する（Ｓ３）。次に複数カメラで特徴物体を計測し、変
換式によるカメラ座標系での特徴物体の３次元位置を計
測領域座標系での３次元位置に変換するパラメータを求
める（Ｓ４）。最後にこのパラメータと変換式から広域
での計測対象の３次元位置を求める（Ｓ５）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲な計測領域
において対象の３次元位置を求める方法及び装置に係
り、特に、位置姿勢等のパラメータを補正したカメラを
固定した治具及び基準特徴物体を備えた治具を計測領域
に設置することで、３次元計測のための変換パラメータ
の導出を簡便に行なう方法及び装置に関するものであ
る。
において対象の３次元位置を求める方法及び装置に係
り、特に、位置姿勢等のパラメータを補正したカメラを
固定した治具及び基準特徴物体を備えた治具を計測領域
に設置することで、３次元計測のための変換パラメータ
の導出を簡便に行なう方法及び装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】カメラを用いて計測を行なうためには、
カメラ焦点距離等のカメラ内部パラメータ及びカメラの
位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予め求めておく
必要がある。例えば、“三次元画像計測”（昭晃堂、ｐ
ｐ．９１−９９、ＩＳＢＮ４−７８５６−９０３６−
４）では、計測領域での３次元位置の基準となる物体
（キャリブレーションパターン）を設置し、パターン上
の多数の基準点を計測して用いることで、精度よくカメ
ラパラメータを求めている。
カメラ焦点距離等のカメラ内部パラメータ及びカメラの
位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予め求めておく
必要がある。例えば、“三次元画像計測”（昭晃堂、ｐ
ｐ．９１−９９、ＩＳＢＮ４−７８５６−９０３６−
４）では、計測領域での３次元位置の基準となる物体
（キャリブレーションパターン）を設置し、パターン上
の多数の基準点を計測して用いることで、精度よくカメ
ラパラメータを求めている。
【０００３】また、“Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎ
ｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃａｍｅｒａ Ｃａｌｉｂｒａ
ｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ３Ｄ Ｍａｃ
ｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ＰａｔｔｅｒｎＲ
ｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，１９８６，ｐｐ．３６４−３７
４）では、既知のパターンをもつキャリブレーションパ
ターンを微動台等を用いて移動させることで、カメラパ
ラメータを求めるための基準となる３次元位置を得てい
る。
ｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃａｍｅｒａ Ｃａｌｉｂｒａ
ｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ３Ｄ Ｍａｃ
ｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ＰａｔｔｅｒｎＲ
ｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，１９８６，ｐｐ．３６４−３７
４）では、既知のパターンをもつキャリブレーションパ
ターンを微動台等を用いて移動させることで、カメラパ
ラメータを求めるための基準となる３次元位置を得てい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、カメラの内部パラメータ及び外部パ
ラメータを同時に求めているため、広領域で計測を行な
う場合は、領域の広さに応じた計測基準点を得るために
大型のキャリブレーションパターンを用いなければなら
ないという問題があった。
た従来の方法では、カメラの内部パラメータ及び外部パ
ラメータを同時に求めているため、広領域で計測を行な
う場合は、領域の広さに応じた計測基準点を得るために
大型のキャリブレーションパターンを用いなければなら
ないという問題があった。
【０００５】また、場合によっては、そのキャリブレー
ションパターンを微動台等を用いて移動させることで計
測基準点を生成しなければならないため、計測現場で簡
便にカメラを用いて計測を行なうことが困難であるとい
う問題があった。
ションパターンを微動台等を用いて移動させることで計
測基準点を生成しなければならないため、計測現場で簡
便にカメラを用いて計測を行なうことが困難であるとい
う問題があった。
【０００６】また、カメラ内部パラメータと外部パラメ
ータを同時に求めるために、既知の位置関係にある多数
の計測基準点が必要であるという問題があった。
ータを同時に求めるために、既知の位置関係にある多数
の計測基準点が必要であるという問題があった。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その課題は、カメラパラメー
タのキャリブレーションを簡便に行ない、広域の対象の
３次元位置を容易に計測可能にする計測方法及び装置を
提供することである。
めになされたものであり、その課題は、カメラパラメー
タのキャリブレーションを簡便に行ない、広域の対象の
３次元位置を容易に計測可能にする計測方法及び装置を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、複数のカメラを用いて広域での計測対象
の３次元位置を計測する方法において、まず、複数のカ
メラの視野の重なりである位置計測領域が広範囲となる
ように各々のカメラを治具に固定し、次に、前記各カメ
ラで共通に定義されたカメラ座標系における各々のカメ
ラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメータを求
めることで、前記複数のカメラでの計測対象の画像面上
の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標系での計
測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、次に、位
置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具及び位置
計測領域中で定義する計測領域座標系において既知の位
置関係にある複数の特徴物体を備えた組み立て可能な治
具を設置し、次に、前記複数のカメラで前記複数の特徴
物体を計測し、前記変換式から得られるカメラ座標系で
の特徴物体の３次元位置を前記計測領域座標系での３次
元位置に変換する変換パラメータを求め、次に、前記変
換パラメータ及び前記変換式から広域での計測対象の３
次元位置を求める広域３次元位置計測方法を手段とす
る。
め、本発明は、複数のカメラを用いて広域での計測対象
の３次元位置を計測する方法において、まず、複数のカ
メラの視野の重なりである位置計測領域が広範囲となる
ように各々のカメラを治具に固定し、次に、前記各カメ
ラで共通に定義されたカメラ座標系における各々のカメ
ラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメータを求
めることで、前記複数のカメラでの計測対象の画像面上
の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標系での計
測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、次に、位
置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具及び位置
計測領域中で定義する計測領域座標系において既知の位
置関係にある複数の特徴物体を備えた組み立て可能な治
具を設置し、次に、前記複数のカメラで前記複数の特徴
物体を計測し、前記変換式から得られるカメラ座標系で
の特徴物体の３次元位置を前記計測領域座標系での３次
元位置に変換する変換パラメータを求め、次に、前記変
換パラメータ及び前記変換式から広域での計測対象の３
次元位置を求める広域３次元位置計測方法を手段とす
る。
【０００９】あるいは、複数のカメラを用いて広域での
計測対象の３次元位置を計測する方法において、まず、
複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域が広範
囲となるように各々のカメラを治具に固定し、次に、前
記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系における各
々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメ
ータを求めることで、前記複数のカメラでの計測対象の
画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標
系での計測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、
次に、位置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具
及び位置計測領域で定義する計測領域座標系において既
知の位置にある、複数に色分けされた球状の特徴物体を
備えた組み立て可能な治具を設置し、次に、前記複数の
カメラで前記複数の特徴物体を撮像し、色に応じた画像
処理を施すことにより各特徴物体の画像面上での位置を
抽出し、次に、前記変換式から得られるカメラ座標系で
の特徴物体の３次元位置を計測領域座標系での３次元位
置に変換する変換パラメータを求め、次に、前記変換パ
ラメータ及び前記変換式から広域での計測対象の３次元
位置を求める広域３次元位置計測方法を手段とする。
計測対象の３次元位置を計測する方法において、まず、
複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域が広範
囲となるように各々のカメラを治具に固定し、次に、前
記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系における各
々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメ
ータを求めることで、前記複数のカメラでの計測対象の
画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標
系での計測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、
次に、位置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具
及び位置計測領域で定義する計測領域座標系において既
知の位置にある、複数に色分けされた球状の特徴物体を
備えた組み立て可能な治具を設置し、次に、前記複数の
カメラで前記複数の特徴物体を撮像し、色に応じた画像
処理を施すことにより各特徴物体の画像面上での位置を
抽出し、次に、前記変換式から得られるカメラ座標系で
の特徴物体の３次元位置を計測領域座標系での３次元位
置に変換する変換パラメータを求め、次に、前記変換パ
ラメータ及び前記変換式から広域での計測対象の３次元
位置を求める広域３次元位置計測方法を手段とする。
【００１０】あるいは、複数のカメラを用いて広域での
計測対象の３次元位置を計測する方法において、まず、
複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域が広範
囲となるように各々のカメラを治具に固定し、次に、前
記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系における各
々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメ
ータを求めることで、前記複数のカメラでの計測対象の
画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標
系での計測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、
次に、前記位置計測領域に前記複数のカメラを固定した
治具及び位置計測領域で定義する計測領域座標系におい
て既知の位置にあり、順次発光させることが可能な複数
の発光特徴物体を備えた組み立て可能な治具を設置し、
次に、前記複数のカメラで前記発光特徴物体を順次発光
させた画像、及び全ての発光特徴物体を発光させない画
像を取得し、各発光特徴物体の発光時の画像と該発光特
徴物体が発光していない画像との差分から各発光特徴物
体の画像面上での位置を抽出し、次に、前記変換式から
得られるカメラ座標系での前記発光特徴物体の３次元位
置を計測領域座標系での３次元位置に変換する変換パラ
メータを求め、次に、前記変換パラメータ及び前記変換
式から広域での計測対象の３次元位置を求める広域３次
元位置計測方法を手段とする。
計測対象の３次元位置を計測する方法において、まず、
複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域が広範
囲となるように各々のカメラを治具に固定し、次に、前
記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系における各
々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内部パラメ
ータを求めることで、前記複数のカメラでの計測対象の
画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカメラ座標
系での計測対象の３次元位置を求める変換式を構成し、
次に、前記位置計測領域に前記複数のカメラを固定した
治具及び位置計測領域で定義する計測領域座標系におい
て既知の位置にあり、順次発光させることが可能な複数
の発光特徴物体を備えた組み立て可能な治具を設置し、
次に、前記複数のカメラで前記発光特徴物体を順次発光
させた画像、及び全ての発光特徴物体を発光させない画
像を取得し、各発光特徴物体の発光時の画像と該発光特
徴物体が発光していない画像との差分から各発光特徴物
体の画像面上での位置を抽出し、次に、前記変換式から
得られるカメラ座標系での前記発光特徴物体の３次元位
置を計測領域座標系での３次元位置に変換する変換パラ
メータを求め、次に、前記変換パラメータ及び前記変換
式から広域での計測対象の３次元位置を求める広域３次
元位置計測方法を手段とする。
【００１１】また、上述の課題を解決するため、本発明
は、複数のカメラと、前記複数のカメラによる位置計測
領域が広範囲となるように前記複数のカメラを固定した
第１の治具と、少なくとも３つの特徴物体を計測領域に
おいて同一直線上にない既知の位置関係に固定した第２
の治具と、前記カメラ画面上での２次元的な位置を３次
元空間座標系に変換する変換式を求める変換式算出手段
と、前記カメラ画面上の３次元空間座標系を計測領域の
３次元座標系に変換する変換パラメータを算出するパラ
メータ算出手段と、前記変換式算出手段及びパラメータ
算出手段でそれぞれ求めた変換式及び変換パラメータに
よって、カメラ画面上での２次元的な位置から、広域で
の計測対象の３次元位置を求める３次元位置算出手段
と、を有する広域３次元位置計測装置を手段とする。
は、複数のカメラと、前記複数のカメラによる位置計測
領域が広範囲となるように前記複数のカメラを固定した
第１の治具と、少なくとも３つの特徴物体を計測領域に
おいて同一直線上にない既知の位置関係に固定した第２
の治具と、前記カメラ画面上での２次元的な位置を３次
元空間座標系に変換する変換式を求める変換式算出手段
と、前記カメラ画面上の３次元空間座標系を計測領域の
３次元座標系に変換する変換パラメータを算出するパラ
メータ算出手段と、前記変換式算出手段及びパラメータ
算出手段でそれぞれ求めた変換式及び変換パラメータに
よって、カメラ画面上での２次元的な位置から、広域で
の計測対象の３次元位置を求める３次元位置算出手段
と、を有する広域３次元位置計測装置を手段とする。
【００１２】なお、上記の広域３次元位置計測装置にお
ける複数の特徴物体としては、上記広域３次元位置計測
方法に対応する、色分けされた球状特徴物体や発光特徴
物体を用いることができる。
ける複数の特徴物体としては、上記広域３次元位置計測
方法に対応する、色分けされた球状特徴物体や発光特徴
物体を用いることができる。
【００１３】本発明では、予めカメラ座標系で位置姿勢
や内部パラメータをキャリブレーションした複数のカメ
ラを固定した治具及び既知の位置関係を持つ複数特徴物
体を備えた組み立て可能な治具を計測現場に設置するこ
とで、計測現場でカメラ座標系と計測領域座標系の変換
パラメータのキャリブレーションを簡便に行なえるよう
にし、計測対象の３次元位置を容易に計測可能とする。
や内部パラメータをキャリブレーションした複数のカメ
ラを固定した治具及び既知の位置関係を持つ複数特徴物
体を備えた組み立て可能な治具を計測現場に設置するこ
とで、計測現場でカメラ座標系と計測領域座標系の変換
パラメータのキャリブレーションを簡便に行なえるよう
にし、計測対象の３次元位置を容易に計測可能とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。
て図を用いて詳細に説明する。
【００１５】［実施形態例１］図１は、本発明の原理を
説明するための第１の実施形態例のフローチャートであ
る。
説明するための第１の実施形態例のフローチャートであ
る。
【００１６】本実施形態例では、複数のカメラを用いて
広域での計測対象の３次元位置を計測する方法におい
て、まず、複数カメラの視野の重なりである位置計測領
域が広範囲となるように各々のカメラを治具に固定する
（ステップＳ１）。
広域での計測対象の３次元位置を計測する方法におい
て、まず、複数カメラの視野の重なりである位置計測領
域が広範囲となるように各々のカメラを治具に固定する
（ステップＳ１）。
【００１７】次に、各カメラで共通に定義されたカメラ
座標系における各々のカメラの位置姿勢パラメータ及び
焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータを求め
ることで、複数カメラでの対象の画像面上の位置から三
角測量の原理を用いてカメラ座標系での対象の３次元位
置を求める変換式を構成する（ステップＳ２）。
座標系における各々のカメラの位置姿勢パラメータ及び
焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータを求め
ることで、複数カメラでの対象の画像面上の位置から三
角測量の原理を用いてカメラ座標系での対象の３次元位
置を求める変換式を構成する（ステップＳ２）。
【００１８】次に、位置計測領域にカメラを固定した治
具及び位置計測領域中で定義する計測領域座標系におい
て既知の位置関係にある特徴物体を備えた組み立て可能
な治具を設置する（ステップＳ３）。
具及び位置計測領域中で定義する計測領域座標系におい
て既知の位置関係にある特徴物体を備えた組み立て可能
な治具を設置する（ステップＳ３）。
【００１９】次に、複数のカメラで特徴物体を計測し、
前記変換式から得られるカメラ座標系での特徴物体の３
次元位置を計測領域座標系での３次元位置に変換するパ
ラメータを求める（ステップＳ４）。
前記変換式から得られるカメラ座標系での特徴物体の３
次元位置を計測領域座標系での３次元位置に変換するパ
ラメータを求める（ステップＳ４）。
【００２０】最後に、該変換パラメータ及び前記変換式
から広域での計測対象の３次元位置を求める（ステップ
５）。
から広域での計測対象の３次元位置を求める（ステップ
５）。
【００２１】図１のフローチャートのステップＳ２，Ｓ
４，Ｓ５は、言い換えると以下のようになる。
４，Ｓ５は、言い換えると以下のようになる。
【００２２】Ｓ２：キャリブレーションパターンを用い
て各カメラの画像面での位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ
２，Ｙ２）からセンサ座標系Σｓでの３次元座標Ｐｓ＝
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を求める変換式Ｆを求める（変換
式算出過程／手段（装置発明の場合））。
て各カメラの画像面での位置（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ
２，Ｙ２）からセンサ座標系Σｓでの３次元座標Ｐｓ＝
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を求める変換式Ｆを求める（変換
式算出過程／手段（装置発明の場合））。
【００２３】Ｓ４：特徴物体のある治具を用いて、３次
元座標Ｐｓを、計測領域座標系Σｗでの３次元位置Ｐｗ
に変換するパラメータＰを求める（パラメータ算出過程
／手段）。
元座標Ｐｓを、計測領域座標系Σｗでの３次元位置Ｐｗ
に変換するパラメータＰを求める（パラメータ算出過程
／手段）。
【００２４】Ｓ５：計測したい対象のカメラ画像面上で
の位置（Ｘ１＿ｎｅｗ，Ｙ１＿ｎｅｗ），（Ｘ２＿ｎｅ
ｗ，Ｙ２＿ｎｅｗ）から先の変換式Ｆを用いてセンサ座
標系Σｓでの３次元座標Ｐｓ＿ｎｅｗ（Ｘｓ＿ｎｅｗ，
Ｙｓ＿ｎｅｗ，Ｚｓ＿ｎｅｗ）を求め、さらに、先のパ
ラメータＰを用いて３次元座標Ｐｓ＿ｎｅｗを、求める
べき計測領域座標系での位置Ｐｗ＿ｎｅｗに変換する
（３次元位置算出過程／手段）。
の位置（Ｘ１＿ｎｅｗ，Ｙ１＿ｎｅｗ），（Ｘ２＿ｎｅ
ｗ，Ｙ２＿ｎｅｗ）から先の変換式Ｆを用いてセンサ座
標系Σｓでの３次元座標Ｐｓ＿ｎｅｗ（Ｘｓ＿ｎｅｗ，
Ｙｓ＿ｎｅｗ，Ｚｓ＿ｎｅｗ）を求め、さらに、先のパ
ラメータＰを用いて３次元座標Ｐｓ＿ｎｅｗを、求める
べき計測領域座標系での位置Ｐｗ＿ｎｅｗに変換する
（３次元位置算出過程／手段）。
【００２５】［実施形態例２］図２及び図３は、本発明
の第２の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
の第２の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
【００２６】同図に示す３次元位置計測装置は、ＣＣＤ
カメラ１，２、カメラ固定治具３、ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、特徴物体７，８，９、変換式算出手段１１、
パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３から
構成される。
カメラ１，２、カメラ固定治具３、ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、特徴物体７，８，９、変換式算出手段１１、
パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３から
構成される。
【００２７】上記の構成において、ＣＣＤカメラ１，２
はカメラ固定治具３に設置されている。また、特徴物体
７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６に対
して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置されて
いる。
はカメラ固定治具３に設置されている。また、特徴物体
７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６に対
して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置されて
いる。
【００２８】以下、図２及び図３を用いて本実施形態例
における広域３次元位置計測方法について説明する。
における広域３次元位置計測方法について説明する。
【００２９】当該カメラ１，２を用いた位置計測装置で
は、カメラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラ
メータ及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメー
タを予め求めておく必要がある。以下に、その求める方
法を示す。
は、カメラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラ
メータ及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメー
タを予め求めておく必要がある。以下に、その求める方
法を示す。
【００３０】本３次元位置計測装置では、先ずカメラ座
標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーショ
ンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメラ
１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーショ
ンパターン５に向けて設置する。
標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーショ
ンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメラ
１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーショ
ンパターン５に向けて設置する。
【００３１】この時、カメラ座標系Σｓを適切な位置に
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことで、ＣＣＤカメラ１，
２各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことで、ＣＣＤカメラ１，
２各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
【００３２】また、ＸＹステージ４を指定量だけ移動さ
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより、各パターンの画像面上で
の位置を得る。
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより、各パターンの画像面上で
の位置を得る。
【００３３】以上のようにして得られた、カメラ座標系
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
【００３４】なお、上述の方法を用いてカメラ内部及び
外部パラメータを求める手段は、図２では変換式算出手
段１１に含まれるものとするが、独立した手段として設
けてもよい。このカメラ内部及び外部パラメータを求め
る方法は、従来の技術でもあげた、“Ａｎ Ｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｔ ａｎｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ ＣａｍｅｒａＣ
ａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ
３Ｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ”でも行われてい
る方法である。
外部パラメータを求める手段は、図２では変換式算出手
段１１に含まれるものとするが、独立した手段として設
けてもよい。このカメラ内部及び外部パラメータを求め
る方法は、従来の技術でもあげた、“Ａｎ Ｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｔ ａｎｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ ＣａｍｅｒａＣ
ａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ
３Ｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ”でも行われてい
る方法である。
【００３５】変換式算出手段１１は、こうして得られた
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってカメラ座標系Σｓに
おける計測物体の３次元位置を求める変換式を構成す
る。
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってカメラ座標系Σｓに
おける計測物体の３次元位置を求める変換式を構成す
る。
【００３６】次に、図３に示すように計測対象のある領
域にカメラ固定治具３を移動させ、また、ＣＣＤカメラ
１，２両方で撮像可能な位置に特徴物体７，８，９がく
るよう特徴物体設置治具６を設置する。
域にカメラ固定治具３を移動させ、また、ＣＣＤカメラ
１，２両方で撮像可能な位置に特徴物体７，８，９がく
るよう特徴物体設置治具６を設置する。
【００３７】なお、計測領域座標系Σｗは、互いに既知
の位置関係にある特徴物体７，８，９の計測領域座標系
Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義され
る。
の位置関係にある特徴物体７，８，９の計測領域座標系
Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義され
る。
【００３８】設置された特徴物体７，８，９をＣＣＤカ
メラ１，２で撮像し、撮像された画像を変換式算出手段
１１で処理することにより、画像面上での特徴物体７，
８，９の位置を求める。
メラ１，２で撮像し、撮像された画像を変換式算出手段
１１で処理することにより、画像面上での特徴物体７，
８，９の位置を求める。
【００３９】そして、上記で得られた画像面上での特徴
物体７，８，９の位置から前記変換式を用いてカメラ座
標系Σｓでの各特徴物体の３次元位置を求める。
物体７，８，９の位置から前記変換式を用いてカメラ座
標系Σｓでの各特徴物体の３次元位置を求める。
【００４０】次に、パラメータ算出手段１２が、上記で
得られた各特徴物体のカメラ座標系Σｓでの３次元位置
と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切に定義された各
特徴物体の３次元位置を対応付けることにより、カメラ
座標系Σｓでの３次元位置を計測領域座標系Σｗに変換
するパラメータを求める。
得られた各特徴物体のカメラ座標系Σｓでの３次元位置
と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切に定義された各
特徴物体の３次元位置を対応付けることにより、カメラ
座標系Σｓでの３次元位置を計測領域座標系Σｗに変換
するパラメータを求める。
【００４１】次に、３次元位置算出手段１３が、以上に
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
【００４２】［実施形態例３］図２及び図４は、本発明
の第３の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
の第３の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
【００４３】同図に示す３次元位置計測装置は、ＣＣＤ
カメラ１，２、カメラ固定治具３、ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、球状特徴物体７，８，９、変換式算出手段１
１、パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３
から構成される。
カメラ１，２、カメラ固定治具３、ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、球状特徴物体７，８，９、変換式算出手段１
１、パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３
から構成される。
【００４４】上記の構成において、ＣＣＤカメラ１，２
はカメラ固定治具３に設置されている。また、球状特徴
物体７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６
に対して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置さ
れており、それぞれ別々の色に色分けされているとす
る。
はカメラ固定治具３に設置されている。また、球状特徴
物体７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６
に対して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置さ
れており、それぞれ別々の色に色分けされているとす
る。
【００４５】以下、図２及び図４を用いて本実施形態例
における広域３次元位置計測方法について説明する。
における広域３次元位置計測方法について説明する。
【００４６】当該カメラを用いた位置計測装置では、カ
メラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータ
及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予
め求めておく必要がある。
メラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータ
及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予
め求めておく必要がある。
【００４７】その求める方法／手段は、第２の実施形態
例での方法／手段と同様である。すなわち、先ずカメラ
座標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーシ
ョンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメ
ラ１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーシ
ョンパターン５に向けて設置する。
例での方法／手段と同様である。すなわち、先ずカメラ
座標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーシ
ョンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメ
ラ１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーシ
ョンパターン５に向けて設置する。
【００４８】この時、カメラ座標系Σｓを適切な位置に
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことでＣＣＤカメラ１，２
各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことでＣＣＤカメラ１，２
各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
【００４９】また、ＸＹステージ４を指定量だけ移動さ
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより各パターンの画像面上での
位置を得る。
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより各パターンの画像面上での
位置を得る。
【００５０】以上のようにして得られた、カメラ座標系
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
【００５１】変換式算出手段１１は、こうして得られた
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってカメラ座標系Σｓに
おける計測物体の３次元位置を求める変換式を構成す
る。
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってカメラ座標系Σｓに
おける計測物体の３次元位置を求める変換式を構成す
る。
【００５２】次に、図４に示すように、計測対象のある
領域にカメラ固定治具６を移動させ、また、ＣＣＤカメ
ラ１，２両方で撮像可能な位置に複数に色分けされた球
状特徴物体７，８，９がくるよう特徴物体設置治具６を
設置する。
領域にカメラ固定治具６を移動させ、また、ＣＣＤカメ
ラ１，２両方で撮像可能な位置に複数に色分けされた球
状特徴物体７，８，９がくるよう特徴物体設置治具６を
設置する。
【００５３】なお、計測領域座標系Σｗは、互いに既知
の位置関係にある球状特徴物体７，８，９の計測領域座
標系Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義
される。
の位置関係にある球状特徴物体７，８，９の計測領域座
標系Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義
される。
【００５４】次に、設置された球状特徴物体７，８，９
をＣＣＤカメラ１，２で撮像し、撮像された画像に対し
て、変換式算出手段１１が、球状特徴物体７，８，９の
各色に応じたフィルタ処理を施すことにより、画像面上
での球状特徴物体７，８，９の撮像領域を抽出する。抽
出された各球状特徴物体７，８，９の撮像領域の重心位
置を求めることで、各球状特徴物体７，８，９の画像面
上での位置を求める。本実施形態例では、特徴物体を球
状にしているため、どのカメラからも画面上で円として
撮像することができ、重心計算が簡単になる利点があ
る。
をＣＣＤカメラ１，２で撮像し、撮像された画像に対し
て、変換式算出手段１１が、球状特徴物体７，８，９の
各色に応じたフィルタ処理を施すことにより、画像面上
での球状特徴物体７，８，９の撮像領域を抽出する。抽
出された各球状特徴物体７，８，９の撮像領域の重心位
置を求めることで、各球状特徴物体７，８，９の画像面
上での位置を求める。本実施形態例では、特徴物体を球
状にしているため、どのカメラからも画面上で円として
撮像することができ、重心計算が簡単になる利点があ
る。
【００５５】そして、上記で得られた画像面上での球状
特徴物体７，８，９の位置から前記変換式を用いてカメ
ラ座標系Σｓでの各球状特徴物体７，８，９の３次元位
置を求める。
特徴物体７，８，９の位置から前記変換式を用いてカメ
ラ座標系Σｓでの各球状特徴物体７，８，９の３次元位
置を求める。
【００５６】次に、パラメータ算出手段１２が、上記で
得られた各球状特徴物体７，８，９のカメラ座標系Σｓ
での３次元位置と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切
に定義された各球状特徴物体７，８，９の３次元位置を
対応付けることにより、カメラ座標系Σｓでの３次元位
置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを求め
る。
得られた各球状特徴物体７，８，９のカメラ座標系Σｓ
での３次元位置と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切
に定義された各球状特徴物体７，８，９の３次元位置を
対応付けることにより、カメラ座標系Σｓでの３次元位
置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを求め
る。
【００５７】次に、３次元位置算出手段１３が、以上に
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
【００５８】［実施形態例４］図２及び図５は、本発明
の第４の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
の第４の実施形態例の３次元位置計測装置の構成を示
す。
【００５９】同図に示す３次元位置計測装置は、ＣＣＤ
カメラ１，２、カメラ固定治具３，ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、発光物体制御装置７、発光物体（ＬＥＤ）
７，８，９、発光制御装置１０、変換式算出手段１１、
パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３から
構成される。
カメラ１，２、カメラ固定治具３，ＸＹステージ４、カ
メラ座標系キャリブレーションパターン５、特徴物体設
置治具６、発光物体制御装置７、発光物体（ＬＥＤ）
７，８，９、発光制御装置１０、変換式算出手段１１、
パラメータ算出手段１２、３次元位置算出手段１３から
構成される。
【００６０】上記の構成において、ＣＣＤカメラ１，２
はカメラ固定治具３に設置されている。また、発光物体
７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６に対
して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置されて
おり、発光制御装置１０によって順次発光させることが
可能である。
はカメラ固定治具３に設置されている。また、発光物体
７，８，９は、組み立て可能な特徴物体設置治具６に対
して、同一直線上でない、既知の位置に各々設置されて
おり、発光制御装置１０によって順次発光させることが
可能である。
【００６１】以下、図２及び図５を用いて本実施形態例
における広域３次元位置計測方法について説明する。
における広域３次元位置計測方法について説明する。
【００６２】当該カメラを用いた位置計測装置では、カ
メラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータ
及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予
め求めておく必要がある。
メラの焦点距離、レンズ収差等のカメラ内部パラメータ
及びカメラの位置姿勢であるカメラ外部パラメータを予
め求めておく必要がある。
【００６３】その求める方法／手段は、第２の実施形態
例での方法／手段と同様である。すなわち、先ずカメラ
座標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーシ
ョンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメ
ラ１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーシ
ョンパターン５に向けて設置する。
例での方法／手段と同様である。すなわち、先ずカメラ
座標系Σｓにおけるカメラパラメータのキャリブレーシ
ョンを行なう。詳しくは図２に示すように、ＣＣＤカメ
ラ１，２をカメラ固定治具３に固定し、キャリブレーシ
ョンパターン５に向けて設置する。
【００６４】この時、カメラ座標系Σｓを適切な位置に
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことでＣＣＤカメラ１，２
各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
設定し、キャリブレーションパターン５中の各パターン
（黒丸）のカメラ座標系Σｓでの３次元位置を求める。
次にキャリブレーションパターン５をＣＣＤカメラ１，
２で撮像し、画像処理を施すことでＣＣＤカメラ１，２
各々における各パターンの画像面上での重心位置を得
る。
【００６５】また、ＸＹステージ４を指定量だけ移動さ
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより各パターンの画像面上での
位置を得る。
せ、移動位置での各パターン（黒丸）のカメラ座標系Σ
ｓにおける３次元位置を求め、先と同様にＣＣＤカメラ
１，２で撮像することにより各パターンの画像面上での
位置を得る。
【００６６】以上のようにして得られた、カメラ座標系
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
Σｓにおける各パターンの３次元位置及び各ＣＣＤカメ
ラ１，２での画像面上の位置を対応付けることによっ
て、ＣＣＤカメラ１，２それぞれのカメラ座標系Σｓに
おけるカメラ内部及び外部パラメータを求める。
【００６７】変換式算出手段１１は、こうして得られた
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってΣｓにおける計測物
体の３次元位置を求める変換式を構成する。
ＣＣＤカメラ１，２のカメラパラメータから、三角測量
の原理に基づくステレオ法によってΣｓにおける計測物
体の３次元位置を求める変換式を構成する。
【００６８】次に、図５に示すように計測対象のある領
域にカメラ固定治具を移動させ、また、ＣＣＤカメラ
１，２両方で撮像可能な位置に発光物体７，８，９がく
るよう特徴物体設置治具６を設置する。
域にカメラ固定治具を移動させ、また、ＣＣＤカメラ
１，２両方で撮像可能な位置に発光物体７，８，９がく
るよう特徴物体設置治具６を設置する。
【００６９】なお、計測領域座標系Σｗは、互いに既知
の位置関係にある発光物体７，８，９の計測領域座標系
Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義され
る。
の位置関係にある発光物体７，８，９の計測領域座標系
Σｗでの３次元座標値を適切に設定することで定義され
る。
【００７０】設置された発光物体７，８，９の点灯前の
画像及び発光物体７，８，９が順次点灯した画像をＣＣ
Ｄカメラ１，２で取得し、変換式算出手段１１が発光前
後の画像の差分を計算することで各発光物体の画像面上
での位置を算出する。
画像及び発光物体７，８，９が順次点灯した画像をＣＣ
Ｄカメラ１，２で取得し、変換式算出手段１１が発光前
後の画像の差分を計算することで各発光物体の画像面上
での位置を算出する。
【００７１】そして、上記で得られた画像面上での発光
物体７，８，９の位置から前記変換式を用いカメラ座標
系Σｓでの各発光物体７，８，９の３次元位置を求め
る。
物体７，８，９の位置から前記変換式を用いカメラ座標
系Σｓでの各発光物体７，８，９の３次元位置を求め
る。
【００７２】次に、パラメータ算出手段１２が、上記で
得られた各発光物体７，８，９のカメラ座標系Σｓでの
３次元位置と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切に定
義された各発光物体７，８，９の３次元位置を対応付け
ることにより、カメラ座標系Σｓでの３次元位置を計測
領域座標系Σｗに変換するパラメータを求める。
得られた各発光物体７，８，９のカメラ座標系Σｓでの
３次元位置と先に計測領域座標系Σｗにおいて適切に定
義された各発光物体７，８，９の３次元位置を対応付け
ることにより、カメラ座標系Σｓでの３次元位置を計測
領域座標系Σｗに変換するパラメータを求める。
【００７３】次に、３次元位置算出手段１３が、以上に
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
よって得られたカメラ座標系Σｓにおいて計測対象の３
次元位置を求める変換式及びカメラ座標系Σｓの３次元
位置を計測領域座標系Σｗに変換するパラメータを用い
ることで、計測領域における計測対象の３次元位置を求
める。
【００７４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、複数のカ
メラを用いて広域での対象の３次元位置を測定する装置
において、予めカメラ座標系でのカメラ内部及び外部パ
ラメータを求める変換式を構成し、次に計測対象の存在
する計測領域座標系において、カメラ座標系での３次元
位置を計測領域座標系に変換する変換パラメータを少数
の特徴物体を用いて求めることで、広域での対象の３次
元位置計測を容易に行なうことができる。
メラを用いて広域での対象の３次元位置を測定する装置
において、予めカメラ座標系でのカメラ内部及び外部パ
ラメータを求める変換式を構成し、次に計測対象の存在
する計測領域座標系において、カメラ座標系での３次元
位置を計測領域座標系に変換する変換パラメータを少数
の特徴物体を用いて求めることで、広域での対象の３次
元位置計測を容易に行なうことができる。
【００７５】本発明の利点としては、計測現場に、予め
キャリブレーションした複数のカメラを固定した治具と
少数の特徴物体を固定した治具を持ち込み、カメラ座標
系から計測領域座標系への３次元位置の変換パラメータ
だけを求めることで、容易に３次元位置を計測できるこ
とである。
キャリブレーションした複数のカメラを固定した治具と
少数の特徴物体を固定した治具を持ち込み、カメラ座標
系から計測領域座標系への３次元位置の変換パラメータ
だけを求めることで、容易に３次元位置を計測できるこ
とである。
【図１】本発明の原理を説明する第１の実施形態例のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２】本発明の実施形態例におけるカメラ座標系での
カメラパラメータを求める際の装置構成図である。
カメラパラメータを求める際の装置構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態例を説明する、カメラ
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態例を説明する、カメラ
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
【図５】本発明の第４の実施形態例を説明する、カメラ
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
座標系での位置を計測領域座標系に変換するパラメータ
を求める際の装置構成図である。
１，２…ＣＣＤカメラ ３…カメラ固定治具 ４…ＸＹステージ ５…カメラ座標系キャリブレーションパターン ６…特徴物体設置治具 ７，８，９…特徴物体、球状特徴物体、発光物体 １０…発光制御装置 １１…変換式算出手段 １２…パラメータ算出手段 １３…３次元位置算出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳原 義正 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のカメラを用いて広域での計測対象
の３次元位置を計測する方法において、 まず、複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域
が広範囲となるように各々のカメラを治具に固定し、 次に、前記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系に
おける各々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内
部パラメータを求めることで、前記複数のカメラでの計
測対象の画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカ
メラ座標系での計測対象の３次元位置を求める変換式を
構成し、 次に、位置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具
及び位置計測領域中で定義する計測領域座標系において
既知の位置関係にある複数の特徴物体を備えた組み立て
可能な治具を設置し、 次に、前記複数のカメラで前記複数の特徴物体を計測
し、前記変換式から得られるカメラ座標系での特徴物体
の３次元位置を前記計測領域座標系での３次元位置に変
換する変換パラメータを求め、 次に、前記変換パラメータ及び前記変換式から広域での
計測対象の３次元位置を求める、 ことを特徴とする広域３次元位置計測方法。 - 【請求項２】 複数のカメラを用いて広域での計測対象
の３次元位置を計測する方法において、 まず、複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域
が広範囲となるように各々のカメラを治具に固定し、 次に、前記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系に
おける各々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内
部パラメータを求めることで、前記複数のカメラでの計
測対象の画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカ
メラ座標系での計測対象の３次元位置を求める変換式を
構成し、 次に、位置計測領域に前記複数のカメラを固定した治具
及び位置計測領域で定義する計測領域座標系において既
知の位置にある、複数に色分けされた球状の特徴物体を
備えた組み立て可能な治具を設置し、 次に、前記複数のカメラで前記複数の特徴物体を撮像
し、色に応じた画像処理を施すことにより各特徴物体の
画像面上での位置を抽出し、 次に、前記変換式から得られるカメラ座標系での特徴物
体の３次元位置を計測領域座標系での３次元位置に変換
する変換パラメータを求め、 次に、前記変換パラメータ及び前記変換式から広域での
計測対象の３次元位置を求める、 ことを特徴とする広域３次元位置計測方法。 - 【請求項３】 複数のカメラを用いて広域での計測対象
の３次元位置を計測する方法において、 まず、複数のカメラの視野の重なりである位置計測領域
が広範囲となるように各々のカメラを治具に固定し、 次に、前記各カメラで共通に定義されたカメラ座標系に
おける各々のカメラの位置姿勢パラメータ及びカメラ内
部パラメータを求めることで、前記複数のカメラでの計
測対象の画像面上の位置から三角測量の原理を用いてカ
メラ座標系での計測対象の３次元位置を求める変換式を
構成し、 次に、前記位置計測領域に前記複数のカメラを固定した
治具及び位置計測領域で定義する計測領域座標系におい
て既知の位置にあり、順次発光させることが可能な複数
の発光特徴物体を備えた組み立て可能な治具を設置し、 次に、前記複数のカメラで前記発光特徴物体を順次発光
させた画像、及び全ての発光特徴物体を発光させない画
像を取得し、各発光特徴物体の発光時の画像と該発光特
徴物体が発光していない画像との差分から各発光特徴物
体の画像面上での位置を抽出し、 次に、前記変換式から得られるカメラ座標系での前記発
光特徴物体の３次元位置を計測領域座標系での３次元位
置に変換する変換パラメータを求め、 次に、前記変換パラメータ及び前記変換式から広域での
計測対象の３次元位置を求める、 ことを特徴とする広域３次元位置計測方法。 - 【請求項４】 複数のカメラと、 前記複数のカメラによる位置計測領域が広範囲となるよ
うに前記複数のカメラを固定した第１の治具と、 少なくとも３つの特徴物体を計測領域において同一直線
上にない既知の位置関係に固定した第２の治具と、 前記カメラ画面上での２次元的な位置を３次元空間座標
系に変換する変換式を求める変換式算出手段と、 前記カメラ画面上の３次元空間座標系を計測領域の３次
元座標系に変換する変換パラメータを算出するパラメー
タ算出手段と、 前記変換式算出手段及びパラメータ算出手段でそれぞれ
求めた変換式及び変換パラメータによって、カメラ画面
上での２次元的な位置から、広域での計測対象の３次元
位置を求める３次元位置算出手段と、 を有することを特徴とする広域３次元位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325561A JPH11160021A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 広域３次元位置計測方法及び装置 |
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