JPH11259633A - ステレオカメラの調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストな構成で、容易且つ高精度にステレ
オカメラの光学位置を調整する。 【解決手段】 メインカメラ２及びサブカメラ３のカメ
ラステイを中央で調整架台に固設し、遠方及び近方のパ
ターンを撮像して補正演算装置５０で処理し、メインカ
メラ２の水平ラインがステレオカメラの基線に平行とな
るような回転調整値、サブカメラ３の画像におけるメイ
ンカメラ２の画像との対応位置の誤差に基づく水平・垂
直方向の並進補正及び回転補正値を算出する。そして、
メインカメラ２のマウントを回転ステージで光軸を中心
に機械的に回転させるとともに、アフィン変換回路３６
でサブカメラ３の画像を幾何学的に画像変換し、ステレ
オカメラの光学位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオカメラの
光学位置を調整するステレオカメラの調整装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像による三次元計測技術とし
て、２台のカメラ（ステレオカメラ）で対象物を異なる
位置から撮像した１対の画像の相関を求め、同一物体に
対する視差からステレオカメラの取り付け位置や焦点距
離等のカメラパラメータを用いて三角測量の原理により
距離を求める、いわゆるステレオ法による画像処理が知
られている。

【０００３】このステレオ法による画像処理では、ステ
レオカメラから得られた２つの画像信号を順次シフトし
ながら重ね合わせて２つの画像信号が一致した位置を求
めるようにしているため、２つの画像間には視差以外の
ズレがないことが望ましく、ステレオカメラの光学位置
調整が重要となる。

【０００４】このため、特開平５−１５７５５７号公報
には、一対のビデオカメラを連結保持する保持部材に、
一方のビデオカメラのイメージセンサの画素の並びが他
方のビデオカメラのイメージセンサの画素の並びと平行
になるように調整する平行調整手段、一方のビデオカメ
ラの光軸と他方のビデオカメラの光軸とが平行となるよ
うに調整する光軸調整部材を設け、２台のカメラの相関
関係を機械的に調整・保持する技術が開示されている。

【０００５】しかしながら、一旦、固定したステレオカ
メラに経年変化によってズレが生じた場合、従来では、
機械構造的に再調整しなければならず、煩雑な作業を要
するばかりでなく、再調整のための時間も長くなり、機
械的な調整では精度確保に限界がある。

【０００６】これに対処するため、本出願人は、先に、
特願平９−１１７２６８号において、ステレオカメラの
光学的位置のズレに応じて画像をアフィン変換すること
で、機械的な調整を行うことなく電気的に調整する技術
を提案しており、ステレオカメラの光学的位置を機械的
には調整困難なレベルまで精密に調整可能とするととも
に、調整後の経年変化によるズレに対しても容易に再調
整可能としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先に本出願人が提案し
た技術では、ステレオ処理の際に基準とする画像に対
し、比較側の画像をアフィン変換回路で補正するように
しているが、基準側のカメラの水平ラインが基線に対し
て傾いている場合には、基準側の画像もアフィン変換回
路で補正しなければならないため、各カメラの信号処理
回路には、それぞれ、アフィン変換回路を備える必要が
ある。

【０００８】従って、回路構成の複雑化や部品点数の増
大等により、製品コストが上昇するという問題があり、
また、双方の画像を補正するような場合、補正処理に時
間がかかり、リアルタイムな画像処理を行う上で支障と
なる虞がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、低コストな構成で、容易且つ高精度に光学位置を調
整することのできるステレオカメラの調整装置を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１のカメラと第２のカメラとをカメラステイに設定間
隔を開けて配設してなるステレオカメラの光学位置を調
整するステレオカメラの調整装置であって、上記第１の
カメラを光軸を中心として回転し、機械的に光学位置を
調整する手段と、上記第２のカメラの画像を、上記第１
の画像を基準とする水平・垂直方向の並進補正及び回転
補正によって幾何学的に画像変換する手段と、上記第１
のカメラの水平ラインが上記ステレオカメラの基線に平
行となるよう上記第１のカメラに対する回転調整値を算
出するとともに、上記第２のカメラに対する画像変換値
を上記第２のカメラの画像における第１のカメラの画像
との対応位置の誤差に基づいて算出する手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記第２のカメラの画像に対する水平方向
の並進補正量を、遠方及び近方に配置したパターンを撮
像した第１のカメラの画像と第２のカメラの画像とにお
ける各パターンの位置ズレ量、及び、各パターンの距離
に基づいて算出することを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記第１のカメラの回転調整を、上記カメ
ラステイを固定する固定部と、上記第１のカメラのマウ
ントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転さ
せる回転ステージとを備えた調整架台によって行なうこ
とを特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明では、第１のカメラの水
平ラインがステレオカメラの基線に平行になるような回
転調整値で第１のカメラを光軸を中心として回転し、第
２のカメラの画像を、第２のカメラの画像における第１
の画像との対応位置の誤差に基づいて算出した水平・垂
直方向の並進補正及び回転補正によって幾何学的に画像
変換することで、ステレオカメラの光学位置を調整す
る。

【００１４】この場合、請求項２に記載したように、第
２のカメラの画像に対する水平方向の並進補正量は、遠
方及び近方に配置したパターンを撮像した第１のカメラ
の画像と第２のカメラの画像とにおける各パターンの位
置ズレ量、及び、各パターンの距離に基づいて算出する
ことができる。

【００１５】また、第１のカメラの回転調整は、請求項
３に記載したように、調整架台にカメラステイを固定
し、回転ステージによって第１のカメラのマウントを光
軸を中心に回転させることによって行なうことができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図１４は本発明の実施の一
形態に係わり、図１は画像調整装置の構成図、図２はア
フィン変換回路のブロック図、図３はステレオカメラの
斜視図、図４はカメラステイの正面図、図５は回転調整
装置の上面方向からの斜視図、図６は回転調整装置の下
面方向からの斜視図、図７は回転調整装置の要部断面側
面図、図８は回転調整装置のアジャスタを外した部分正
面図、図９は画像取り込みと逆アフィン変換のタイミン
グを示す説明図、図１０は調整処理のフローチャート、
図１１は基準画像と比較画像におけるパターン位置を示
す説明図、図１２は比較画像のアフィン変換における回
転角を示す説明図、図１３は基準カメラの水平ラインの
基線からのズレを示す説明図、図１４はカメラ系を横か
ら見た説明図である。

【００１７】図３において、符号１は、互いに同期が取
れ、且つシャッタースピード可変の２台のカメラからな
るステレオカメラであり、一方のカメラ２をステレオ処
理の際の基準画像を撮像するメインカメラ、他方のカメ
ラ３をステレオ処理の際の比較画像を撮像するサブカメ
ラとして、両カメラ２，３が厚板を加工して形成したカ
メラステイ４に所定間隔を開けて配設されている。上記
カメラステイ４には、両カメラ２，３間の中央部と中央
部を中心とする対角線上との５カ所に取付け孔４ｂが穿
設されている。

【００１８】また、上記カメラステイ４には、両カメラ
２，３のマウント５の前面に突設されてレンズ鏡筒９が
装着されるボス５ａ（図７参照）を係入する取付け窓４
ａが穿設されている。図４に示すように、この取付け窓
４ａの周囲４カ所には、長孔４ｃが等間隔を置いて穿設
され、この長孔４ｃに挿通されたねじを介してマウント
５がカメラステイ４に固設されている。尚、マウント５
は長孔４ｃにより、光軸を中心として±６°の回転が許
容されている。

【００１９】さらに、両カメラ２，３のマウント５の背
面には、レンズ光学系の焦点位置にＣＣＤ等の撮像素子
６を実装する回路基板７（図７参照）が少なくとも対角
線上をノックピン（図示せず）で位置決めされた状態で
固定されるとともに、ＣＣＤ駆動回路等の周辺回路が組
み込まれた回路基板８がスペーサ８ａを介して固設され
ている。

【００２０】以上のステレオカメラ１では、一方のカメ
ラの光軸回りの１軸の機械的な回転調整と他方のカメラ
の電気的な画像補正とによって光学位置が調整されるよ
うになっており、簡単な回路構成で容易且つ高精度に光
学位置を調整することができ、トータルコストの低減を
図ることができる。

【００２１】この場合、ステレオ処理の基準となるメイ
ンカメラ２を機械的に調整してサブカメラ３の画像を電
気的に補正することが望ましく、本形態では、図５に示
す回転調整装置１１によってメインカメラ２の水平ライ
ンが両カメラ２、３の基線と平行になるようにメインカ
メラ２を光軸回りに回転調整し、メインカメラ２の画像
を基準としてサブカメラ３の画像を図１に示す画像調整
装置２０によって電気的に補正する。

【００２２】まず、回転調整装置１１について、図５〜
図８を用いて説明する。この回転調整装置１１の調整架
台１２には、調整フレーム１２ａが立設されており、こ
の調整フレーム１２ａの側面に形成された調整面１２ｂ
の中央に、固定部の一例であるブラケット１２ｃが突設
されている。このブラケット１２ｃには、上記カメラス
テイ４に穿設された取付け孔４ｂの内、中央部と図４の
右下部に穿設されている取付け孔４ｂとがねじ止めされ
る。

【００２３】さらに、上記調整面１２ｂの上記メインカ
メラ２に対設する側に、回転ステージ１３が取付けられ
ている。図７及び図８に示すように、この回転ステージ
１３の回転中心にはピン１５が螺入されており、このピ
ン１５にアジャスタ１４の回転中心が係入されて位置決
めされている。このアジャスタ１４は前方を開口する筒
状に形成されており、その背面が上記回転ステージ１３
にねじ止めされている。上記回転ステージ１３は、その
一側に設けたマイクロメータ１６にて回転操作されるも
ので、本実施の形態では、0.1°以下の分解能を有する
ものを採用している。

【００２４】また、上記アジャスタ１４の開口端の内周
に、メインカメラ２のマウント５の外周が嵌合される。
アジャスタ１４の開口部内周とマウント５の外周とは、
高精度のハメアイ寸法で形成されており、メインカメラ
２の光軸と上記アジャスタ１４の回転中心とが正確に一
致される。

【００２５】上記アジャスタ１４の開口端部の対角線上
には、一対の回転調整用ピン１７が螺入されており、こ
の回転調整用ピン１７の先端がマウント５の外周を押圧
して、マウント５がアジャスタ１４に固定される。ま
た、アジャスタ１４の外周の、回転調整用ピン１７と位
相をずらした位置に、スリット１４ａが開口端側から軸
方向に沿って形成されている。このスリット１４ａは、
回路基板８から延出するケーブル（図示せず）を外部に
取り出すためのものである。

【００２６】一方、サブカメラ３の比較画像に対する画
像補正を行う画像調整装置２０は、図１に示すように、
両カメラ２，３で撮像した画像を処理して後段のステレ
オ処理装置（図示せず）へ出力するための画像入力装置
３０と、調整時に画像入力装置３０に接続されて比較画
像の補正値を演算する補正演算装置５０とから構成され
る。

【００２７】上記画像入力装置３０には、カメラ２，３
の各系統に対応して、アナログ画像を後段の入力レンジ
に合わせるためのアナログインターフェース３１，３
２、アナログ画像を所定の輝度階調（例えば２５６階調
のグレースケール）のデジタル画像に変換するＡ／Ｄコ
ンバータ３３，３４等が備えられ、さらに、サブカメラ
３側に、デジタル化された比較画像を一時的に記憶する
入力画像メモリ３５、入力画像メモリ３５に記憶された
比較画像に対し、画像の回転や平行移動等の幾何学的変
換を行うアフィン変換回路３６が備えられている。

【００２８】上記アフィン変換回路３６は、図２に示す
ような内部構成となっており、入力画像メモリ３５への
データの書き込み及びデータの読み出しを行う画像メモ
リデータインターフェース３７、入力画像メモリ３５の
アドレス指定を行う画像メモリアドレスインターフェー
ス３８、Ａ／Ｄコンバータ３４からの画像データを入力
画像メモリ３５に書き込む際のアドレスを生成する入力
画像書き込みアドレス生成回路３９、入力画像メモリ３
５から画像データを読み出して画像の幾何学的変換を行
う際のアドレスを逆アフィン変換によって生成する逆ア
フィン変換読み出しアドレス生成回路４０、逆アフィン
変換によって読み出されたデータに対して線形補間を行
い、変換画像データを出力する補間演算回路４１等が備
えられている。

【００２９】すなわち、アフィン変換回路３６による画
像の幾何学的変換では、変換前の原画像及び変換後の画
像は、共に正方格子上に画素を配置したデジタル画像で
あり、変換後の画像上の画素の濃度値は、原画像を逆ア
フィン変換して求めた対応画素位置の濃度値で与えられ
る。この逆アフィン変換による原画像の対応画素位置
は、一般に整数画素位置とはならず、原画像に対応画素
が存在しないため、上記補間演算回路４１では、周囲４
画素の濃度値を用いて線形補間を行い、変換後の画像上
で画素の濃度値を隙間なく求める。

【００３０】図９に示すように、アフィン変換回路３６
では、フィールド信号のサンプル期間で各カメラ２，３
からの画像信号、例えば、各カメラ２，３から水平同期
信号及び垂直同期信号に同期して出力されるＮＴＳＣ映
像信号等の画像信号がサンプルされると、このサンプル
画像を次のフィールド区間で画像変換する。

【００３１】すなわち、アナログインターフェース３
１，３２によってＡ／Ｄコンバータ３３，３４の入力レ
ンジに合わせて各カメラ２，３からの画像信号のゲイン
・オフセット等が調整され、サブカメラ３側のＡ／Ｄコ
ンバータ３４によってＡ／Ｄ変換されたデジタル画像デ
ータが、アフィン変換回路３６の入力画像書き込みアド
レス生成回路３９で生成したアドレスに従って入力画像
メモリ３５に格納され、次のフィールド区間で、入力画
像メモリ３５からアフィン変換回路３６の逆アフィン変
換読み出しアドレス生成回路４０で生成したアドレスの
濃度データが読み出される。そして、この濃度データに
対し、アフィン変換回路３６の補間演算回路４１で補間
演算を行って変換画像を出力する。

【００３２】また、補正演算装置５０は、ＣＰＵ５１、
画像メモリ５２，５３、キーボード５４、ＣＲＴディス
プレイ５５等からなるコンピュータであり、画像メモリ
５２，５３を介して画像入力装置３０のＡ／Ｄコンバー
タ３３，３４に接続され、メインカメラ２の回転調整値
をＣＲＴディスプレイ５５に表示して回転調整装置１１
による機械的な調整を作業者に指示するとともに、サブ
カメラ３の画像補正値をアフィン変換回路３６に設定デ
ータとして出力する。

【００３３】次に、ステレオカメラ１の調整手順につい
て説明する。このステレオカメラ１の調整は、ステレオ
カメラ１を回転調整装置１１にセットし、画像入力装置
３０及び補正演算装置５０を接続して行なわれる。

【００３４】ステレオカメラ１の回転調整装置１１への
セットは、カメラステイ４の中央に穿設されている取付
け孔４ｂの中で、中央部と右下部に穿設されている取付
け孔４ｂを介して、カメラステイ４を回転調整装置１１
の調整架台１２の側面から突出するブラケット１２ｃの
前面に固設する。

【００３５】この場合、カメラステイ４は、上記ブラケ
ット１２ｃに対して中央部が支持されているだけである
ため、左右に配設されたカメラ２，３に応力が加えられ
ることがなく、変形が防止される。更に、カメラステイ
４が２本のねじで固定されているだけであるため、着脱
が容易である。

【００３６】また、カメラステイ４に固定されているメ
インカメラ２側のマウント５の外周を、上記回転調整装
置１１に設けられているアジャスタ１４の開口端部に内
装し、回転調整用ピン１７で固定する。上記アジャスタ
１４の開口端部の内周と上記マウント５の外周とは、高
精度のハメアイ寸法で形成されているため、装着の際
に、メインカメラ２の光軸と上記アジャスタ１４の回転
中心とが正確に一致される。

【００３７】次いで、上記メインカメラ２の回路基板８
から延出されているケーブルを、上記アジャスタ１４の
外周に形成されているスリット１４ａを通して外部に引
き出し、画像入力装置３０に接続する。また、メインカ
メラ２のマウント５を、カメラステイ４に穿設された長
孔４ｃに、ねじによって回転方向が許容される仮止め状
態にする。

【００３８】そして、ステレオカメラ１の前方に、適当
な調整用パターンのある標的を近方に１カ所、遠方に２
カ所に設置し、ステレオカメラ１で、それらのパターン
を撮像する。遠方の標的は、例えば近方の標的より距離
にして１０倍程度離れた位置に設置し、ステレオカメラ
１からの距離を正確に測っておく。以上の準備が済む
と、画像入力装置３０に接続された補正演算装置５０に
おいて図１０に示す調整処理のプログラムをスタートさ
せ、ステレオカメラ１で撮像したパターンの画像を処理
して調整値を演算する。

【００３９】この調整処理のプログラムでは、ステップ
S100で、ＣＲＴディスプレイ５５に基準画像での各標的
の位置の入力を指示する表示を行ない、ステップS110で
入力待ちのループとなる。この基準画像での標的の位置
は作業者が計測し、キーボード５４あるいは図示しない
マウス等の入力機器から各標的の位置を入力すると、入
力待ちループからステップS120へ進み、基準画像での標
的をテンプレートとして、周知のテンプレートマッチン
グによって比較画像での各標的の位置を求める処理を行
なう。

【００４０】その結果、図１１に示すように、画像の左
上を原点とし、水平方向をＸ、垂直方向をＹ座標とする
座標系で、基準画像の遠方の２カ所の標的＃１Ｒ,＃２
Ｒの位置座標(Ｘr1,Ｙr1),(Ｘr2,Ｙr2)と近方の１カ所
の標的＃３Ｒの位置座標(Ｘr3,Ｙr3)とに対し、比較画
像の遠方の２カ所の標的＃１Ｃ,＃２Ｃの位置座標(Ｘc
1,Ｙc1),(Ｘc2,Ｙc2)と近方の１カ所の標的＃３Ｃの位
置座標(Ｘc3,Ｙc3)とが求まる。

【００４１】続くステップS130では、遠方の２カ所の標
的のうち、基準画像側の一方の標的、例えば、図１１の
遠方左側の標的＃１Ｒの位置座標(Ｘr1,Ｙr1)と比較画
像側の対応する遠方左側の標的＃１Ｃの位置座標(Ｘc1,
Ｙc1)とのＹ成分の差(Ｙr1−Ｙc1)を求め、このＹ成分
の差（Ｙr1−Ｙc1)をＹ方向並進補正量すなわちＹ方向
の画像平行移動変換値としてアフィン変換回路３６の既
値に加え、サブカメラ３の画像（比較画像）をＹ方向に
平行移動させる。

【００４２】次に、ステップS140へ進み、比較画像のＸ
方向並進補正量を求め、このＸ方向並進補正量をアフィ
ン変換回路３６の既値に加えてサブカメラ３の画像をＸ
方向に平行移動させる。このＸ方向並進補正量は、無限
遠方での基準画像と比較画像とのズレ量Ｚ0で与えるこ
とができ、遠方標的までの距離ｄ1、近方標的までの距
離ｄ3、遠方の基準画像と比較画像とのズレ量Ｚ1、近方
の基準画像と比較画像とのズレ量Ｚ3を用い、無限遠方
でのズレ量Ｚ0が以下の(1)式で表されることから、−Ｚ
0を比較画像の横方向（Ｘ方向）への並進量とする。

【００４３】 Ｚ0＝(ｄ3・Ｚ3−ｄ1・Ｚ1)／(ｄ1−ｄ3) …(1) 本来、基準画像及び比較画像における一致点は、視差が
検出される水平方向のＸ座標のみが異なり、Ｙ座標は同
じでなければならない。従って、上記ステップS130で
は、遠方の２カ所の標的のうち、一方の標的に対して基
準画像と比較画像とでＹ座標位置を一致させ、上記ステ
ップS140では、比較画像のＸ座標位置を本来の視差が検
出されるべき位置に合わせるのである。

【００４４】次のステップS150では、比較画像を回転さ
せて他方の標的のＹ座標位置を基準画像と比較画像とで
一致させる。すなわち、図１２に示すように、基準画像
の遠方左側の標的＃１Ｒの位置座標(Ｘr1,Ｙr1)を回転
中心として、比較画像の遠方右側の標的＃２ＣのＹ座標
値Ｙc2と基準画像の遠方右側の標的＃２ＲのＹ座標値Ｙ
r2とが一致するように比較画像を回転させる。ここで、
座標(Ｘr1,Ｙr1)を中心として回転角θで座標(Ｘc2,Ｙc
2)を回転したとき、回転後の座標(Ｘc2',Ｙc2')は、以
下の(2)式で表される。

【００４５】 上記(2)式は、回転後の比較画像の標的＃２ＣのＹ座標
値Ｙc2'と基準画像の標的＃２ＲのＹ座標値Ｙr2とが一
致することを前提とし、Ｙc2'＝Ｙr2としてＹ成分のみ
について整理すると、以下の(3)式で示すようになる。

【００４６】 Ｙr2−Ｙr1＝(Ｘc2−Ｘr1)・ｓｉｎθ＋(Ｙc2−Ｙr1)・ｃｏｓθ …(3) さらに、上記(3)式において、Ｙr2−Ｙr1＝Ａ、Ｘc2−
Ｘr1＝Ｂ、Ｙc2−Ｙr1＝Ｃと置き換え、ｃｏｓθ＝±
(１−ｓｉｎ²θ)^1/2を代入してｓｉｎθについて解く
と、以下の(4)式が得られる。

【００４７】 ｓｉｎθ＝(Ａ・Ｂ±Ｃ・(Ｂ²＋Ｃ²−Ａ²)^1/2)／(Ｂ²＋Ｃ²) …(4) 上記(4)式の値は、Ｙr2＝Ｙc2でＡ＝Ｃのとき、すなわ
ち、基準画像の遠方右側の標的＃２ＲのＹ座標と比較画
像の遠方右側の標的＃２ＣのＹ座標値とが既に一致して
いるときには、回転の必要がないことから０となり、以
下の(5)式から上記(4)式の分子の第２項の符号は負でな
ければならないことが分かる。

【００４８】 ｓｉｎθ＝Ｂ・(Ａ±Ｃ)／(Ｂ²＋Ｃ²)＝０ …(5) 従って、結局、回転角θは、以下の(6)式で求めること
ができ、この回転角θが座標(Ｘr1,Ｙr1)を中心とする
画像回転変換値としてアフィン変換回路３６の既値に加
えられ、サブカメラ３の画像（比較画像）が回転され
る。

【００４９】 θ＝ｓｉｎ^-1(Ａ・Ｂ-Ｃ・(Ｂ²＋Ｃ²−Ａ²)^1/2)／(Ｂ²＋Ｃ²)…(6) この比較画像の回転によって、比較画像の近方の標的＃
３Ｃも回転するが、図１３に示すように、両カメラ２，
３の基線と基準カメラであるメインカメラ２の水平ライ
ンとの平行がとれておらず、メインカメラ２の水平ライ
ンが基線に対して角度φだけ傾いている場合には、基準
画像の近方標的＃３ＲのＹ座標値Ｙr3と、回転後の比較
画像の近方標的＃３ＣのＹ座標置Ｙc3との間には、図１
４に示すような差ΔＹm−ΔＹsが生じる。

【００５０】従って、次のステップS160では、差ΔＹm
−ΔＹsを無くすため、基準画像の座標(Ｘr1,Ｙr1)を中
心とする回転角φを算出する。この回転角φは、図１３
から明らかなように、両カメラ２，３の基線長Ｂ、及
び、焦点面における基準画像中心と比較画像中心とのズ
レΔＹから求めることができ、このズレΔＹは、図１４
に示すようにカメラ系を横から見たときの幾何学的関係
から、焦点距離ｆ、遠方の標的までの距離ｄ1、近方の
標的までの距離ｄ3、差ΔＹm−ΔＹsを用いて求めるこ
とができる。

【００５１】すなわち、撮像面に結像する近方標的の基
準画像における画像中心からのズレΔＹmと比較画像に
おける画像中心からのズレΔＹsの差ΔＹm−ΔＹsを用
いて以下の(7)式によってズレΔＹを求めることがで
き、このズレΔＹと基線長Ｂとから、回転角φは、最終
的に以下の(8)式によって求めることができる。

【００５２】 ΔＹ＝(ΔＹm−ΔＹs)・ｄ1・ｄ3／(ｆ・(ｄ1−ｄ3)) …(7) φ＝ｔａｎ^-1(ΔＹ／Ｂ） ＝ｔａｎ^-1((ΔＹm−ΔＹs)・ｄ1・ｄ3)／(Ｂ・ｆ(ｄ1−ｄ3)) …(8) 次にステップS170へ進み、回転角θ,φが精度上充分に
小さく、許容値内に収まっているか否かを調べる。そし
て、許容値に達していないときには、ステップS180へ進
んでＣＲＴディスプレイ５５にメインカメラ２の回転角
φを表示して回転調整を指示し、ステップS190で調整実
施待ちとなる。

【００５３】このＣＲＴディスプレイ５５の表示に従
い、作業者は回転調整装置１１に設けられているマイク
ロメータ１６を操作して回転ステージ１３を回転させ、
この回転ステージ１３にアジャスタ１４を介して固設さ
れているメインカメラ２のマウント５を回転させる。

【００５４】この場合、回転ステージ１３は 0.1°の分
解能を有しているため、回転調整は必要十分な精度下で
行うことができ、高精度な調整を効率よく行うことがで
きる。更に、回転調整時の回転ステージ１３の回転中心
とアジャスタ１４の中心とが、該アジャスタ１４の中心
から突出するピン１５を介して一致されているため、光
軸がずれてしまうことがなく、また、カメラの並進運動
を防止することができる。

【００５５】そして、上記ステップS160で算出された回
転角φだけメインカメラ２を光軸回りに回転させ、キー
ボード５４あるいは図示しないマウス等の入力機器から
調整を実施した旨の入力を行なうと、ステップS190から
ステップ120へ戻って比較画像で対応する標的の位置を
算出して同様の処理（及び作業）を行なう。

【００５６】以上の調整を繰り返し、回転角θ,φが許
容値以下に充分小さくなったとき、Ｙ方向並進補正量、
Ｘ方向並進補正量、回転角θ,φを最終的なアフィン変
換回路３６の画像変換値として固定するとともに、調整
完了の旨をＣＲＴディスプレイ５５に表示し、処理を終
了する。これにより、作業者がメインカメラ２のマウン
ト５をカメラステイ４に対して仮止めしているねじを締
結して固定することで、ステレオカメラ１の調整を完了
する。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１のカメラを光軸回りの機械的な１軸の回転調整とし、
第２のカメラの画像を電気的に補正するようにしたの
で、簡単な構成で容易且つ高精度にステレオカメラの光
学位置を調整することができ、画像入力回路の構成を簡
素化することができ、部品コストの低減を図ることがで
きる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像調整装置の構成図

【図２】アフィン変換回路のブロック図

【図３】ステレオカメラの斜視図

【図４】カメラステイの正面図

【図５】回転調整装置の上面方向からの斜視図

【図６】回転調整装置の下面方向からの斜視

【図７】回転調整装置の要部断面側面図

【図８】回転調整装置のアジャスタを外した部分正面図

【図９】画像取り込みと逆アフィン変換のタイミングを
示す説明図

【図１０】調整処理のフローチャート

【図１１】基準画像と比較画像における標的の位置を示
す説明図

【図１２】比較画像のアフィン変換における回転角を示
す説明図

【図１３】基準カメラの水平ラインの基線からのズレを
示す説明図

【図１４】カメラ系を横から見た説明図

【符号の説明】

１ …ステレオカメラ ４ …カメラステイ １１ …回転調整装置 １２ …調整架台 １２ｃ…固定部（ブラケット） １３ …回転ステージ ２０ …画像調整装置 ３０ …画像入力装置 ３６ …アフィン変換回路 ５０ …補正演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｇ０１Ｂ 11/24 １０１ Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のカメラと第２のカメラとをカメラ
   ステイに設定間隔を開けて配設してなるステレオカメラ
   の光学位置を調整するステレオカメラの調整装置であっ
   て、 上記第１のカメラを光軸を中心として回転し、機械的に
   光学位置を調整する手段と、 上記第２のカメラの画像を、上記第１の画像を基準とす
   る水平・垂直方向の並進補正と回転補正とによって幾何
   学的に画像変換する手段と、 上記第１のカメラの水平ラインが上記ステレオカメラの
   基線に平行となるよう上記第１のカメラに対する回転調
   整値を算出するとともに、上記第２のカメラに対する画
   像変換値を上記第２のカメラの画像における第１のカメ
   ラの画像との対応位置の誤差に基づいて算出する手段と
   を備えたことを特徴とするステレオカメラの調整装置。
2. 【請求項２】 上記第２のカメラの画像に対する水平方
   向の並進補正量を、遠方及び近方に配置したパターンを
   撮像した第１のカメラの画像と第２のカメラの画像とに
   おける各パターンの位置ズレ量、及び、各パターンの距
   離に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載の
   ステレオカメラの調整装置。
3. 【請求項３】 上記第１のカメラの回転調整を、上記カ
   メラステイを固定する固定部と、上記第１のカメラのマ
   ウントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転
   させる回転ステージとを備えた調整架台によって行なう
   ことを特徴とする請求項１記載のステレオカメラの調整
   装置。