特許ウォッチ

公開番号2025109006
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002640
出願日2024-01-11
発明の名称カメラのキャリブレーション方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20250716BHJP(測定;試験)
要約【課題】カメラのキャリブレーションの精度を向上させることができるカメラのキャリブレーション方法を提供する。
【解決手段】カメラ12のキャリブレーション方法は、照明光を入射方向に反射して戻す反射性能を有する反射体Bを含む校正器物MRに光源から照射した照明光の反射光を、光源と光学的に共役な位置に配置されたカメラにより撮影し、キャリブレーション画像を取得する画像取得ステップと、校正器物に関するパターン情報を設定するパターン情報設定ステップと、キャリブレーション画像から、反射光の集光位置を特徴点として特徴点検出ステップと、パターン情報と特徴点の位置とに基づいて、カメラパラメータを算出するパラメータ算出ステップとを備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
照明光を入射方向に反射して戻す反射性能を有する反射体を含む校正器物に対して光源から照射した照明光の反射光を、前記光源と光学的に共役な位置に配置されたカメラにより撮影し、キャリブレーション画像を取得する画像取得ステップと、
前記校正器物に関するパターン情報を設定するパターン情報設定ステップと、
前記キャリブレーション画像から、前記反射光の集光位置を特徴点として特徴点検出ステップと、
前記パターン情報と前記特徴点の位置とに基づいて、カメラパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
を備えるカメラのキャリブレーション方法。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記画像取得ステップでは、前記校正器物の少なくとも２個の反射体からの反射光を前記カメラにより撮影する、請求項１に記載のキャリブレーション方法。
【請求項３】
前記パターン情報は、前記校正器物における前記反射体の配置及び間隔に関する情報を含む、請求項１に記載のキャリブレーション方法。
【請求項４】
前記反射体は球形状であり、前記校正器物上にアレイ状に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記反射体の表面が鏡面、又は前記表面に非垂直に入射して拡散反射された反射光と識別可能な正反射光が得られる粗面である、請求項４に記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記反射体が、ガラス製又はサファイア製である、請求項４に記載のキャリブレーション方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのキャリブレーション方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、物体検出のためにカメラを用いる場合には、カメラのキャリブレーション（校正）が行われる。カメラのキャリブレーションでは、２次元的に整列した複数の特徴点を有する平面状のキャリブレーションパターンを用意し、キャリブレーションパターンを複数方向からカメラで撮影する。そして、カメラで撮影された複数の画像から特徴点を検出し、検出した特徴点の座標を用いて、カメラのパラメータを推定する。カメラのパラメータには、カメラの内部パラメータ（焦点距離、光学中心）又は歪みパラメータ（歪み係数）が含まれる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、キャリブレーションパターンとして、複数のドット（黒丸）が格子状に配列されたドットパターンを用いてカメラのキャリブレーションを行う方法が開示されている。この方法では、カメラで撮影した画像（キャリブレーション画像）上でドットパターンに含まれるドットの重心の位置を特徴点として検出することにより、カメラのパラメータを求めている。
【０００４】
また、特許文献１には、ドットパターン以外の他のキャリブレーションパターンとして、グリッドパターン及びチェッカーパターンも開示されている。これらのキャリブレーションパターンが用いられる場合には、直線と直線の交点（コーナー）が特徴点として検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－３０８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたキャリブレーションパターンのうち、図１１のＸＩＡに示すグリッドパターン又は図１１のＸＩＢに示すチェッカーパターンが用いられる場合、キャリブレーション画像上の各パターンの直線と直線の交点（コーナー）Ｈ１又はＨ２を特徴点として検出（すなわち、エッジ検出）する。このようなエッジ検出では、エッジの輝度勾配（微分値）を使用する必要がある。そのため、交点Ｈ１又はＨ２の検出位置（座標）は輝度ノイズの影響を受けやすく、ドットパターンと比較して特徴点の検出精度がよくないという問題がある。
【０００７】
一方、図１１のＸＩＣに示すドットパターンが用いられる場合、キャリブレーション画像上のドットパターンのドットＤの重心の位置を特徴点として検出するため、グリッドパターン又はチェッカーパターンと比較して輝度ノイズの影響は受けにくいが、以下に述べるような課題がある。
【０００８】
図１２及び図１３は、カメラＣＡＭによりドットパターン上のドットＤを撮影した例を示している。図１２において、Ｏ
ｃ
はカメラＣＡＭを基準とするカメラ座標系の原点（カメラ原点）を示している。また、図１２及び図１３において、Ｕ軸及びＶ軸は、カメラＣＡＭの画像平面Ｍ上で定義される画像座標系（２次元直交座標系）を構成する座標軸である。
【０００９】
通常のレンズ（非テレセントリック光学系）を有するカメラを用いて撮影された画像では、カメラからの距離によって倍率が変化する特性がある。すなわち、カメラからの距離が長い程、得られる画像が小さく、その距離が短い程、得られる画像は大きくなる。そのため、図１２に示すように、ドットパターン上のドットＤを斜め方向からカメラＣＡＭにより撮影した場合、図１３に示すように、カメラＣＡＭにより撮影された画像上のドットＤの像（以下、「ドット像」という。）ＤＩは、カメラＣＡＭとの位置関係に応じて特定の方向に歪んだオーバル形状となる。すなわち、カメラＣＡＭにより撮影された画像上のドット像ＤＩでは、手前側（カメラＣＡＭからの距離が短い側、＋Ｖ側）の部分が奥側（カメラＣＡＭからの距離が長い側、－Ｖ側）の部分に比べて相対的に小さくなる形状となる。そのため、カメラＣＡＭが撮影した画像から２次元的にドット重心位置を求めようとした場合、非テレセントリック光学系の影響により、本来の位置からずれた位置にドット重心位置が求められてしまう場合がある。
【００１０】
図１４及び図１５は、ドットパターン（ドットＤ）に対するカメラＣＡＭの傾きがドット重心位置の検出結果に与える影響を説明するための図である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許