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摄像机设备,摄像机系统和摄像机校正方法.pdf

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摄像机 设备 系统 校正 方法
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摘要
申请专利号:

CN201380010743.0

申请日:

2013.02.18

公开号:

CN104159787A

公开日:

2014.11.19

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 专利权的转移IPC(主分类):B60R 1/00登记生效日:20170421变更事项:专利权人变更前权利人:京瓷株式会社变更后权利人:京瓷株式会社变更事项:地址变更前权利人:日本京都变更后权利人:日本京都变更事项:共同专利权人变更后权利人:丰田自动车株式会社|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B60R 1/00申请日:20130218|||公开
IPC分类号: B60R1/00; G03B15/00; H04N5/225; H04N5/232 主分类号: B60R1/00
申请人: 京瓷株式会社
发明人: 大岛健夫; 前川贵志; 泽田隆一; 柳泽治生; 樱井千夏; 岩渕顕德; 田水伸也; 井上贵士
地址: 日本京都
优?#28909;ǎ?/td> 2012.02.24 JP 2012-039416
专利代理机构: 北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司 11204 代理人: 余朦;王艳春
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201380010743.0

授权公告号:

|||||||||

法律状态公告日:

2017.05.10|||2016.05.18|||2014.12.17|||2014.11.19

法律状态类?#20572;?/td>

专利申请权、专利权的转移|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明的目的在于简化摄像机的校正操作并缩短校正所需的时间。摄像机校正设备(10)安装在车辆(100)的预定位置上并包括摄像机(11)、图像叠加单元(122)以及计算单元(124),其中摄像机(11)被配置为拍摄包含设置在车辆(100)的外部的标示(41)的图像,图像叠加单元(122)被配置为通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象(42)叠加到由摄像机(11)拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,计算单元(124)被配置为基于校正对象(42)的、在叠加图像中被移位后使得标示(41)的一端或中心符合位置调整部分并且该标?#38236;?#38500;所述端或所述中心之外的部分与旋转调整部分重叠的位置,计算用于校正摄像机安装位置的相对于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

权利要求书

权利要求书
1.  摄像机设备包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;以及
计算单元,被配置为基于在所述叠加图像中被移位后使得所述标?#38236;?#19968;端或中心符合所述位置调整部分并且所述标?#38236;?#38500;所述一端或所述中心之外的部分重叠于所述旋转调整部分的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

2.  根据权利要求1所述的摄像机设备,其?#26657;?#24403;检测到用于在水平方向、垂直方向和旋转方向上移位所述校正对象的指令时,所述计算单元根据所述指令移位所述校正对象在所述叠加图像?#31995;?#26174;示位置。

3.  根据权利要求1所述的摄像机设备,其中所述位置调整部分为圆形。

4.  根据权利要求1所述的摄像机设备,其中所述旋转调整部分包括多条靠近于所述位置调整部分的平行线。

5.  根据权利要求1所述的摄像机设备,其?#26657;?#33267;少当选择了停?#30340;?#24335;?#24065;?#21450;当选择了摄像机校正模式时,所述计算单元进行控制以显示由所述摄像机拍摄的图像。

6.  根据权利要求5所述的摄像机设备,其?#26657;?#24403;选择了所述摄像机校正模式时,所述计算单元控制所述图像叠加单元将所述校正对象 叠加到由所述摄相机拍摄的所述图像上。

7.  根据权利要求6所述的摄像机设备,其?#26657;?#24403;选择了所述停?#30340;?#24335;时,所述计算单元控制所述图像叠加单元将所述车?#38236;?#39044;测轨道叠加到由所述摄相机拍摄的所述图像上。

8.  根据权利要求1所述的摄像机设备,其?#26657;?#22312;所述标?#38236;?#20013;心上设置标记,并且所述校正对象被移位以使得所述位置调整部分符合所述标记。

9.  摄像机设备包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有用于粗略指示位移量的刻度的校正对象叠加到由所述摄像机拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;以及
计算单元,被配置为基于在所述叠加图像中被移位后使得所述标示以及所述校正对象的全部或一部分彼此大致重叠的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

10.  根据权利要求9所述的摄像机设备,其?#26657;?#25152;述校正对象的所述刻度的间隔与用于?#36816;?#36848;校正对象进行预定次数的移位操作的位移量相对应。

11.  摄像机设备包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有一端调整部分和另一端调整部分的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,其中所述一端调整部分和所述另一端调整部分具有预定宽度的标记; 以及
计算单元,被配置为基于在所述叠加图像中被移位后使得所述标?#38236;?#19968;端和另一端分别处于所述一端调整部分和所述另一端调整部分的所述预定宽度的标记内的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

12.  摄像机设备包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有两端调整部分和用于调整旋转轴线的刻度的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;以及
计算单元,被配置为基于在所述叠加图像中被移位后使得在所述标示和所述刻度彼此大致平行后所述标?#38236;?#27599;一端大致符合相应的两端调整部分的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

13.  摄像机设备包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有上线、下线、左线和右线的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;以及
计算单元,被配置为基于当所述上线、所述下线、所述左线和所述右线分别被移位使得所述标示适合于由所述上线、所述下线、所述左线和所述右线所包围的区域?#26800;摹?#25152;述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

14.  摄像机校正方法包括:
通过安装于车?#38236;?#39044;定位置?#31995;?#25668;像机拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像的步骤;
通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像的步骤;以及
基于在所述叠加图像中被移位后使得所述标?#38236;?#19968;端或中心符合所述位置调整部分并且所述标?#38236;?#38500;所述一端或所述中心之外的部分重叠于所述旋转调整部分的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数的步骤。

15.  摄像机系统包括:
摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含所述车?#38236;?#22806;部所设置的标?#38236;?#22270;像;
图像叠加单元,被配置为通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由所述摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;
显?#38236;?#20803;,设置于所述车辆内并?#20918;?#37197;置为显示所述叠加图像;
指令单元,被配置为指示所述校正对象来移位所述校正对象在所述叠加图像?#31995;?#26174;示位置;以及
计算单元,被配置为基于当所述标?#38236;?#19968;端或中心符合所述位置调整部分并且所述标?#38236;?#38500;所述一端或所述中心之外的部分重叠于所述旋转调整部分的、所述校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。

说明书

说明书摄像机设备,摄像机系统和摄像机校正方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年2月24日提交的第2012-039416号日本专利申请的优?#28909;?#21644;权益,其全部内容通过引用并入本文。
?#38469;?#39046;域
本发明涉及用于校正安装于车辆?#31995;?#25668;像机的角度的摄像机设备、摄像机系统和摄像机校正方法。
背景?#38469;?
已知一种摄像机系统,该系统通过使用安装于车辆后侧的摄像机能够将驾驶员?#23721;?#30475;到的车辆后方的图像显示在车辆内的显?#38236;?#20803;上。对于这种系统,已知这样的方法,即通过调整捕获位置信息已知的物体的假设图像与由摄像机实际拍摄的物体的实际图像之间的差异来获取用于校正摄像机安装位置的参数(例如,参见专利文献1和专利文献2)。
相关的?#38469;?#25991;献
专利文献
专利文献1:公开号为2000-209577的日本专利
专利文献2:公开号为10-181447的日本专利
发明内容
在获取用于校正摄像机安装位置的参数?#26657;?#20026;了调整假设图像与实际图像之间的差异,需要移位假设图像使其与实际图像重叠。然而,存在的问题是,由于用户的移位假设图像的指令与假设图像的移位之间存在时间延迟,所以当存在多个用于在垂直、水平和旋转方向上移 位假设图像的指令时,校正操作会花费一定时间。
因此,考虑到这?#27835;?#39064;,本发明的目的在于提供可简化摄像机的校正操作并且缩短校正所需时间的摄像机设备、摄像机系统以及摄像机校正方法。
为?#31169;?#20915;上面的问题,根据一个实施方式的摄像机设备包括:摄像机、图像叠加单元以及计算单元,其中摄像机安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,计算单元被配置为基于在叠加图像中被移位后使得标?#38236;?#19968;端或中心符合位置调整部分并?#20918;曄镜?#38500;该端或该中心之外的部分重叠于旋转调整部分的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#24403;检测到用于在水平方向、垂直方向和旋转方向上移位校正对象的指令时,计算单元根据指令移位校正对象在叠加图像?#31995;?#26174;示位置。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#20301;置调整部分为圆形。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#26059;转调整部分包括多条靠近于位置调整部分的平行线。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#33267;少当选择了停?#30340;?#24335;?#24065;?#21450;当选择了摄像机校正模式时,计算单元进行控制以显示由摄像机拍摄的图像。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#24403;选择摄像机校正模式时,计算单元控制图像叠加单元将校正对象叠加到由摄相机拍摄的图像上。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#24403;选择停?#30340;?#24335;时,计算单元控制图像叠加单元将车?#38236;?#39044;测轨道叠加到摄相机拍摄的图像上。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#22312;标?#38236;?#20013;心上设置标记,并且校正对象被移位以使得位置调整部分符合标记。
根据一个实施方式的摄像机设备包括:摄像机、图像叠加单元以及计算单元,其中摄像机,安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具有用于粗略指示位移量的刻度的校正对象叠加到由摄像机拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,计算单元被配置为基于在叠加图像中被移位后使得标示以及校正对象的全部或一部分彼此大致重叠的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
根据一个实施方式的摄像机设备,其?#26657;?#26657;正对象的刻度的间隔与用于对校正对象进行预定次数的移位操作的位移量相对应。
根据一个实施方式的摄像机设备包括:摄像机、图像叠加单元以及计算单元,其中摄像机安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具有一端调整部分和另一端调整部分的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,其中一端调整部分和另一端调整部分具有带预定宽度的标记;以及计算单元被配置为基于在叠加图像中被移位后使得标?#38236;?#19968;端和另一端分别处于一端调整部分和另一端调整部分的预定宽度的标记内的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
根据一个实施方式的摄像机设备包括:摄像机、图像叠加单元以及计算单元,其中摄像机安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具有两端调整部分和用于调整旋转轴线的刻度的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,计算单元被配置为基于在叠加图像中被移位后使得在标示和刻度彼此大致平行后标?#38236;?#27599;一端大致符合相应的端部调整部分的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
根据一个实施方式的摄像机设备包括:摄像机、图像叠加单元以及计算单元,其中摄像机安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具 有上线、下线、左线和右线的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像;以及计算单元被配置为基于当上线、下线、左线和右线分别被移位使得标示适合于由上线、下线、左线和右线所包围的区域?#26800;摹?#26657;正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
此外,为?#31169;?#20915;上面的问题,根据一个实施方式的摄像机校正方法包括?#21644;?#36807;安装于车?#38236;?#39044;定位置?#31995;?#25668;像机拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像的步骤;通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像的步骤;以及基于在叠加图像中被移位后使得标?#38236;?#19968;端或中心符合位置调整部分并?#20918;曄镜?#38500;一端或中心之外的部分重叠于旋转调整部分的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数的步骤。
进一步地,为?#31169;?#20915;上面的问题,根据一个实施方式的摄像机系统包括:摄像机、图像叠加单元、显?#38236;?#20803;、指令单元以及计算单元,其中摄像机安装于车?#38236;?#39044;定位置上并?#20918;?#37197;置为拍摄包含车?#38236;?#22806;部设置的标?#38236;?#22270;像,图像叠加单元被配置为通过将具有位置调整部分和旋转调整部分的校正对象叠加到由摄像机所拍摄的图像上?#29943;?#25104;叠加图像,显?#38236;?#20803;设置于车辆内并?#20918;?#37197;置为显?#38236;?#21152;图像,指令单元被配置为指示校正对象来移位校正对象在叠加图像?#31995;?#26174;示位置;以及计算单元被配置为基于?#21271;曄镜?#19968;端或中心符合位置调整部分并?#20918;曄镜?#38500;一端或中心之外的部分重叠于旋转调整部分的、校正对象的位置,来计算用于校正摄像机安装位置的关于平转角、俯仰角和滚动角的参数。
根据实施方式,简化了摄像机的校正操作并且缩短了校正所需的时间。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一个实施方式安装摄像机系统的系统配置的示例的框图。
图2是示出了根据本发明的一个实施方式显示在摄像机系统的显?#38236;?#20803;?#31995;?#22270;像的示例的框图。
图3是示出了根据本发明的一个实施方式的摄像机系统的指令单元的概要视图的示例的框图。
图4是示出了根据本发明的一个实施方式由摄像机系统进?#26800;?#25668;像机校正操作的流程图。
图5(a)-(c)是示出了根据本发明的一个实施方式由摄像机系统进行摄像机校正操作时显示于显?#38236;?#20803;?#31995;?#22270;像的图示。
图6(a)-(e)是示出?#21496;?#26377;刻度的校正对象的示例的图示。
图7(a)-(d)是示出?#21496;?#26377;带预定宽度标记的一端调整部分和另一端调整部分的校正对象的示例的图示。
图8(a)和(b)是示出?#21496;?#26377;一端调整部分和旋转调整部分的校正对象的示例的图示。
图9(a)和(b)是示出?#35828;北?#31034;具有标记时的校正对象的示例的图示。
图10(a)和(b)是示出?#21496;?#26377;两端调整部分和用于旋转轴线调整的刻度的校正对象的示例的图示。
图11(a)和(b)是示出?#21496;?#26377;上线、下线、左线和右线的校正对象的示例的图示。
图12是示出了根据本发明的一个实施方式由摄像机系统进行摄像机校正操作时CPU的运作的流程图。
图13是示出了根据本发明的一个实施方式由摄像机系统进行摄像机校正操作时校正参数计算的方法的流程图。
图14(a)-(c)是示出了世界坐标系?#26800;?#26059;转的图示。
图15是示出了根据本发明的一个实施方式的摄像机系统的摄像机图像的图示。
图16是示出了摄像机坐标系中标?#38236;?#20004;端的坐标的图示。
图17是示出了其上安装有摄像机的车?#38236;?#22270;示。
具体实施方式
将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
图1是示出?#22791;?#25454;本发明实施方式的摄像机系统被安装于车辆(例如,汽车)上时,系统配置的示例的框图。如图1所示,安装于车辆?#31995;?#31995;统包括摄像机系统1、用于控制整个系统的CPU 2、总线3、指令单元5、以及传感器6。摄像机系统1包括摄像机校正设备(摄像机设备)10和显?#38236;?#20803;4。摄像机校正设备10包括摄像机11和校正操作设备12。校正操作设备12包括图像处理单元121、图像叠加单元122、图像输出单元123、CPU 124以及存储单元125。
摄像机11具有用于将进入镜头的物体的光转换成电信号并生成该物体的图像的图像传感器(例如,CMOS或CCD)。摄像机11被安装在车?#38236;?#39044;定位置上。图17是示出了其上安装有摄像机11的车?#38236;?#22270;示。根据本实施方式,如图17所示,摄像机11被安装在车辆100后侧的保险杠44附近以拍摄车辆100后面的图像。该图?#26800;?#21306;域A表示由摄像机11捕获的区域。
当用户选择停?#30340;?#24335;时,显?#38236;?#20803;4显示由摄像机系统1生成的图像。停?#30340;?#24335;通过在显?#38236;?#20803;4上显示驾驶车辆100的用户?#23721;?#30475;到的、车辆100后面的区域A?#26800;?#22270;像来辅助平滑停车。车辆100的预测轨道可被叠加到车辆100后面的区域A?#26800;?#22270;像上,以用于辅助更平滑的停车。
而且,当用户选择摄像机校正模式时,显示由摄像机系统1生成的图像。通过将指示性物体或图形设置在车辆100后面的区域A?#26657;?#25668;像机校正模式允许用户通过使用由摄像机11拍摄的标?#38236;?#22270;像来校正摄像机11的安装位置。当摄像机11在车辆100的生产线中被安装在车辆100上时或当摄像机11因车辆100的振动而位移时,使用摄像机校正模式。将在下面详?#35813;?#36848;校正方法。
当用户选择导航模式时,显?#38236;?#20803;4?#19978;?#31034;由导航系统获得的至目的地的线路图。当TV模式被选择时,显?#38236;?#20803;4?#19978;?#31034;由TV接收器获得的电?#26377;?#21495;。
指令单元5充当用于对叠加在显?#38236;?#20803;4?#26800;?#26657;正对象的位置进?#26800;?#25972;的用户接口。指令单元5可被操作为在垂直、水平和旋转方向上移位校正对象。指令单元5将通过用户的操作获得的物体移位信号 经由总线3输出至CPU 124。当调整操作结束时,指令单元5通过总线3向CPU 124输出调整结束信号。
传感器6包括用于检测车辆移动速度的速度传感器、用于检测变速?#23435;?#32622;的齿轮传感器、以及用于检测转向角度的转向角传感器。传感器6将从各个传感器获得的传感器信号通过总线3输出到CPU 124和CPU 2。
存储单元125将摄像机11的位置坐标和标?#38236;?#20301;置坐标存储作为已知值。
CPU 124基于从指令单元5获得的物体移位信号来确定校正对象的显示位置,并指示图像叠加单元122生成叠加图像。而且,在接收到来自指令单元5的校正结束指令后,CPU 124获得校正结束时的校正对象的位置坐标、存储于存储单元125?#26800;?#25668;像机11的位置坐标和标?#38236;?#20301;置坐标,然后基于该位置坐标,CPU 124对用于校正摄像机11的安装位置的校正参数(平转角、俯仰角和滚动角)进行计算。此外,CPU 124基于从传感器6获得的传感器信号来确定车辆100的预测轨道的显示位置,并指示图像叠加单元122生成叠加图像。
图像处理单元121通过对摄像机11拍摄的图像进行A/D转换、降噪处理和图像处理?#29943;?#25104;数字图像,并将该数字图像输出到图像叠加单元122。
基于来自CPU 124的指令,图像叠加单元122通过将图像叠加到由图像处理单元121生成的数字图像的预定位置上?#29943;?#25104;叠加图像,并将该叠加图像输出到图像输出单元123。待被叠加的图像是用于校正摄像机11的安装位置的校正对象或者向后移动的车辆100后面的用于辅助停车的预测轨道。
图像输出单元123将图像叠加单元122生成的叠加图像转换为适合于显?#38236;?#20803;4的显示装置的格式(例如,NTSC),并将转换后的叠加图像输出到显?#38236;?#20803;4。
图2是示出?#35828;?#29992;户选择停?#30340;?#24335;时,显示于显?#38236;?#20803;4?#31995;?#22270;像的示例的图示。显?#38236;?#20803;4显示标示41和校正对象42。当如图12所示摄像机11被安装于保险杠43附近时,还显示保险杠43的边缘。
标示41是当车辆100精确地停在预定的停车位置?#21271;?#35774;置在与车辆100的后端相距预定距离(例如,1m)处的物体或图形,并?#39029;?#20363;如矩形板或划在路?#31995;?#30333;线的形状。也就是说,当摄像机11以正确的角度安装时,车辆100与标示41之间的位置关系被指定,因此由摄像机11拍摄的标示41总是显示在显?#38236;?#20803;4所显?#38236;?#22270;像?#31995;?#29305;定位置处。?#21271;?#31034;41显示为偏离特定位置时,指令单元5可发出指令将校正对象42移到标示41处。由此,可获得用于指定摄像机11的安装角偏差的校正参数。
图3是示出了指令单元5的概要视图的示例的图示。如图2所示,指令单元5包括向上指令单元51、向左指令单元52、向下指令单元53、向右指令单元54、逆时针方向旋转指令单元55以及顺时针方向旋转指令单元56,这些指令单元可以是车辆内的靠近显?#38236;?#20803;4所设置的机械开关或是显示于层叠在显?#38236;?#20803;4?#31995;?#35302;摸面板?#31995;?#23545;象。向上指令单元51被用于将校正对象42向上移位,向左指令单元52被用于将校正对象42在向左方向上移位。向下指令单元53被用于将校正对象42向下移位,向右指令单元54被用于将校正对象42在向右方向上移位。逆时针方向旋转指令单元55被用于将校正对象42逆时针方向旋转,顺时针方向旋转指令单元56被用于将校正对象42顺时针方向旋转。
这里,当向左指令单元52或向右指令单元54的单次按压对应于偏移0.5度时,在向左指令单元52或向右指令单元54的单次按压后,校正对象42移位了与摄像机11的图像拍摄方向在平转(水平)方向上被引导0.5度时的图像移位量等同的像素数。这同样适用于垂直(俯仰)方向和滚动(旋转)方向。
接下来,将描述由摄像机系统1进?#26800;?#25668;像机的校正操作。图4是示出了由摄像机系统1进?#26800;?#25668;像机的校正操作的流程图。图5是示出了摄像机的校正操作中显示于显?#38236;?#20803;4?#31995;?#22270;像的图示。
用户在垂直或水平方向上移位校正对象42,以使得校正对象42的左边和?#20918;?#19982;标示41对齐(步骤S101)。图5(a)示出?#35828;?#21521;左指令单元52被按下时并且校正对象42在向左方向上移位的状态。
接下来,用户在垂直方向上移位校正对象42,以使得校正对象42的顶部和底部符合标示41(步骤S102)。图5(b)示出?#35828;?#21521;上指令单元51被按下时并且校正对象42被向上移位的状态。
随后,用户在旋转方向上移位校正对象42,以使得校正对象42在旋转方向上与标示41重叠(步骤S102)。图5(c)示出?#35828;?#36870;时针方向旋转指令单元55被按下时并校正对象42逆时针旋转的状态。
图2和图5中所?#38236;?#26657;正对象42具有间隔均等的刻度。这些刻度指示了大致位移量,并且刻度的间隔对应于预定次数的、校正对象的移位操作。例如,刻度的间隔被限定为当向左指令单元52或向右指令单元54被按下五次时的移动距离。该刻度允许用户获得校正对象42大致位移量。例如,当校正对象42相对于标示41在向右方向上移位一个刻度时,用户可通过连续五次按下向左指令单元52而一次将校正对象42向左移位一个刻度。因为需要等待信号通过总线3被传递到CPU 124以及在CPU 124完成对多个图像的处理后等待显?#38236;?#20803;4?#31995;?#26174;示被更新,所以在用户使指令单元5发出移位指令后与校正对象42在显?#38236;?#20803;4中发生移位之前会花费一些时间。然而,当使用校正对象42的刻度时,可在无需等待显示更新的情况下估计用于按压指令单元5的次数。因此,用户可基于无需等待显示器的更新的估计来指示按压的次数,由此可按照预期快速地移位校正对象。其结果是,操作时间可缩短。这不仅适用于水平(平转)方向,还同样适用于垂直(俯仰)方向和旋转(滚动)方向。在图6的一部分中示出了示例。
图6是示出?#21496;?#26377;刻度的校正对象42的其他示例的图示。在图6(a)?#26657;?#21051;度被设置在没有刻度的校正对象42的一部分(主要部分)的大致垂直方向和大?#28388;?#24179;方向上。这允许用户获得校正对象42在垂直和水平方向?#31995;?#22823;致位移量。
在图6(b)?#26657;?#38500;了水平和垂直方向之外,刻度还设置在主要部分的旋转方向上。这允许用户获得校正对象42在旋转方向以及垂直和水平方向?#31995;?#22823;致位移量。如图6(c)所示,可在主要部分设置网格刻度。刻度不限于线,还可以是例如图6(d)中所?#38236;?#38191;齿状的。或者,如图6(e)所示,校正对象42可以仅具有步线(step)。在这种情况?#26657;?#26368;左 边的步线和最?#20918;?#30340;步线之间的距离与标示41的长度相?#21462;?
图7是示出?#21496;?#26377;带预定宽度的标记的一端调整部分和另一端调整部分的校正对象42的示例的图示。在图7(a)和7(b)?#26657;?#26631;记表示校正对象42可被移位,直到标示41的一端和另一端处于一端调整部分和另一端调整部分的标记之间的预定宽度中。特别在图7(b)所?#38236;?#24773;况?#26657;?#22235;个大的拐角形标记和四个小的拐角形标记被设置为允许通过使用大拐角形标记相对于标示41进行粗略定位,随后通过使用小拐角形标记进行精确定位;也就是说,允许能够相对于标示41进行快速且高精度定位的两步校正。
不用说,如图7(c)所示,标记可设置在具有刻度的校正对象42的两端。在这种情况下,校正对象42在其较短方向上提供一定宽度。因此,当校正对象42相对于标示41极大位移时,校正对象42可通过参照在较短方向?#31995;目?#24230;相对于标示41进行粗略定位。由此,在这种情况下,校正对象42也?#19978;?#23545;于标示41快速且精确地定位。
如图7(d)所示,标记的数?#38752;?#22686;加以具有多个标记,例如四个标记,其中每个标记都包括外线、中线和内线,使得校正对象42被移位以适合由标?#21069;?#22260;的区域中。在图7(d)所?#38236;?#24773;况下,最外面的四个标记允许进行粗略定位,内部标记允许更精确的定位。因此,即使当校正对象42较大移位时,校正对象42也可被快速且精确地定位。
虽然可在朝向标示41移位的校正对象42没有完全重叠于标示41时计算校正参数,但没有方法可以使用户知道多少误差不会影响校正参数的计算。因此,标记的宽度指示?#23435;?#24046;的界限。然而,通过使用图7所?#38236;?#20855;有标记的校正对象42,?#21271;?#31034;41的一端和另一端符合其间具有预定宽度的、标记的一端调整部分和另一端调整部分之间时,该操作可结束。由此,可缩短用于调整的时间。
图8是示出?#21496;?#26377;一端调整部分和旋转调整部分的校正对象42的示例的图示。在使用图8(a)所?#38236;?#26657;正对象42时,首先,如图?#26800;?#31661;头所指?#38236;模?#22278;圈形状的一端调整部分被移位到标示41的一个端部。图8(b)示出?#35828;北?#31034;41的一个端部与校正对象42的一端调整部分大致重叠时的状态。随后,校正对象42按照图8(b)中箭头所示方向进行 旋转,直到除了其端部之外的整个标示41与校正对象42的旋转调整部分粗略重叠。此时,绕一端调整部分的中心点进行旋转可防止因旋转而导致的校正对象42相对于标示41移位。由此,由于在旋转后,无需通过在垂直和水平方向上移位对校正对象42进行细微调整,所以可缩短用于调整的时间。
应注意,在本说明书?#26657;北曄镜?#19968;部分和校正对象的一部分“符合”时包括在标示和校正对象尺寸不同时,其中一个容纳另一个的情况。类似地,?#21271;曄镜?#20840;部或一部分与校正对象的全部或一部分“重叠”时包括在标示和校正对象宽度不同时,其中一个容纳另一个的情况。
图9是示出?#35828;北?#31034;41具有标记时,校正对象42的示例的图示。如图9(a)所示,具有标记的标示41能够使用具有标记调整部分和旋转调整部分的校正对象42。如图9(a)中箭头所指?#38236;模?#39318;先,圆圈形状的校正对象42的标记调整部分移位至标示41。图9(b)示出?#35828;北?#31034;41的标记大致符合校正对象42的标记调整部分时的状态。然后,校正对象42按照图9(b)?#26800;?#31661;头所?#38236;?#26059;转,直到除了标记之外的整个标示41与校正对象42的旋转调整部分大致重叠。此时,绕标记的中心点进行旋转可防止因旋转导致的校正对象42相对于标示41移位。由此,由于在旋转后无需通过在垂直和水平方向上移位对校正对象42进行细微调整,所以可缩短用于调整的时间。
图10是示出?#21496;?#26377;两端调整部分和多条用于旋转轴线调整的平行校正线的校正对象42的示例的图示。在使用图10(a)中所?#38236;?#26657;正对象42时,首先,如图10(a)?#26800;?#31661;头所指?#38236;模?#26657;正对象42的校正线旋转直到校正线?#26800;娜我?#19968;条与标示41平行。此时,校正对象42与校正线一起旋转。图10(b)示出?#35828;北?#31034;41与校正对象42的一条校正线大致平?#26800;?#29366;态。然后,如图10(b)的箭头所指?#38236;模?#26657;正对象42向左上方移位,直到校正对象42的两端调整部分与标示41的两端大致符合。由此,由于在垂直和水平方向上移位后无需旋转校正对象42,所以可缩短用于调整的时间。
图11是示出?#21496;?#26377;上线、下线、左线和右线的校正对象42的示 例的图示。在使用图11(a)中所?#38236;?#26657;正对象42?#26657;?#39318;先,如图11(a)?#26800;?#31661;头所指?#38236;模?#19978;线、下线、左线和右线初步显示在四个边缘处。然后,上线、下线、左线和右线分别移位,使得标示41处于由所有这些线环绕的区域中。图11(b)示出?#35828;北?#31034;41处于由校正对象42的上线、下线、左线和右线环绕的区域时的状态。?#21271;?#31034;41处于由校正对象42的上线、下线、左线和右线环绕的区域中时,标示41的两个拐角的位置被确定。因此,无需旋转校正对象42,这缩短了用于调整的时间。此时,需要分别指示标示41向右下方或向右上方倾斜。这种倾斜可直接输入,或通过用下线和左线限定位于显示器的左侧的标示41的一端并用上线和右线限定另一端来指定。
图12是示出了在摄像机11的校正操作过程中CPU 124的操作的流程图。当CPU 124接收到来自指令单元5的对象移位信号时(步骤S201为是),CPU 124指示图像叠加单元122进行图像叠加(步骤S202)。当CPU 124没有接收到来自指令单元5的对象移位信号时(步骤S201为否),CPU 124等待来自指令单元5的移位信号直到从指令单元5接收到调整结束信号(步骤S203为否)。在接收到来自指令单元5的调整结束信号后(步骤S203为是),CPU 124计算校正参数(平转角、俯仰角和滚动角)(步骤S204)。
接下来,将描述步骤S204的校正参数计算方法。图13是示出校正参数计算方法并指明安装于车辆100?#31995;?#25668;像机11与标示41之间的位置关系的图示。标示41的两端分别由P1和P2表示。摄像机11的位置(摄像机坐标的原点)由世界坐标系?#26800;?tx,ty,tz)表示。以摄像机11的位置作为参考,从摄像机11观看的相对位置关系可在摄像机坐标系中表示。摄像机坐标系可通过相对于世界坐标系的平行移位或旋转移位来表示。
图14是示出了世界坐标系?#26800;?#26059;转移位的图示。如图14(a)所?#38236;?#32469;Zw轴的旋转被称为平转,如图14(b)所?#38236;?#32469;Yw轴的旋转被称为滚动,如图14(c)所?#38236;?#32469;Xw轴的旋转被称为俯仰。假设α、β和γ分别表示平转的旋转角(平转角),滚动的旋转角(滚动角),俯仰的旋转角(俯仰角),那么在世界坐标系中由坐标(xw1,yw1,zw1)表 ?#38236;腜1可在摄像机坐标系中通过式(1)表示。
[公式1]
xc1yc1zc11=cosα-sinα00sinαcosα0000100001cosβ0sinβ00100-sinβ0cosβ0000110000cosγsinγ00sinγcosγ00001100-tx010ty001-tz0001xw1yw1zw11---(1)]]>
图15是示出了摄像机图像?#26800;?#26631;示41的坐标的图示。标示41的坐标可如上通过移位校正对象来获得。假设位于标示41的端部处的P1的位置由具有摄像机图像的中心点作为原点的坐标?#26800;?xi,zi)来表示,摄像机11的传感器表面?#31995;?#22270;像高度h可通过式(2)使用传感器像素间距d计算。
[公式2]
h=xi2+zi2×d---(2)]]>
此外,镜头?#31995;?#20837;射角θi与传感器表面?#31995;?#22270;像高度h之间的关系可由式(3)通过镜?#26041;?#36317;f和镜头失真dist表示。
[公式3]
h=f tanθi·(1+dist)              (3)
图16是示出了摄像机坐标系?#26800;?#26631;示41的两端P1和P2的坐标的图示。相对于点P1的摄像机11?#31995;?#20837;射角θi可由式(4)计算。
[公式4]
θi=tan-1xc2+zc2yc---(4)]]>
因为摄像机11和点P1之间的距离,即,摄像机坐标?#26800;?#21407;点与标示41的点P1之间的距离?#19988;?#30693;的,所以可通过式(6)、(7)和(8)使用从式(2)和(3)得到的角θi和通过式(5)计算的角来计算(xc1,yc1,zc1)。
[公式5]

yc1=s·cosθi              (6)


同样地,点P2可由式(9)计算出。
[公式6]
xc2yc2zc21=cosα-sinα00sinαcosα0000100001cosβ0sinβ00100-sinβ0cosβ0000110000cosγ-sinγ00sinγcosγ00001100-tx010-ty001-tz0001xw2yw2zw21---(9)]]>
?#21271;?#31034;41平行于车辆100的后端设置在与车辆100的后端相隔预定距离的位置处并且具有均匀厚度时,下面的式(10)和(11)成立。
yw1=yw2                      (10)
zw1=zw2                      (11)
因为世界坐标系?#26800;?#26657;正点的坐标?#19988;?#30693;的,当由校正指令装置输入的图像?#31995;?#20004;个校正点的坐标被确定时,平转角α、滚动角β和俯仰角?#27599;?#30001;式(1)、(9)、(10)和(11)来计算。也就是说,CPU 124可通过获得满足式(10)和(11)的校正对象的两个坐标来计算校正参数。
在CPU 124计算出校正参数后,输出被偏移了与校正参数对应的量的摄像机11拍摄的图像。因此,当图像叠加单元122通过将预测轨道等的图像叠加到由图像处理单元121生成的数字图像上?#29943;?#25104;叠加的图像时,在校正参数的计算之前,对预测轨道等从其叠加位置的偏移进?#26800;?#21152;。因此,高精确度的预测车辆轨道可在例如停车?#21271;?#26174;示。
如上,根据本发明的校正操作设备12、摄像机校正设备10、摄像机系统1和摄像机校正方法,第一实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有用于指示大致位移量的刻度。第二实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有带预定间隔的标记的一端调整部分和另一端调整部分。第三实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有一端调整部分和旋转调整部分。第四实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有标记调整部分和旋转调整部分。第五实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有两端调整部分和用于调整旋转轴线的刻度。第六实施方式?#26800;?#26657;正对象42具有可分别移动的上线、下线、左线和右线。根据校正操作设备12、摄像机校正设备10、摄像机系统1以及摄像机校正方法,由于校正对象42如上精致成?#20572;?#25668;像机11的校正操作可简化,并且 可缩短校正所需要的时间。
应注意,以上实施方式作为示例性示例被描述,本领域的?#38469;?#20154;员可在本发明的精神和?#27573;?#20869;进行替代或替换。因此,应理解,本发明不限于以上实施方式,而是可在不偏离权利要求的?#27573;?#30340;情况下以多种方式进行改变或修改。例如,虽然从以上实施方式中获得了标示41的左端和右端的两个坐标,但是也可获得标示41?#31995;娜我?#39044;定点的坐标。
参考标号的说明
1   摄像机系统
2   CPU
3   总线
4   显?#38236;?#20803;
5   指令单元
6   传感器
10  摄像机校正设备
11  摄像机
12  校正操作设备
121 图像处理单元
122 图像叠加单元
123 图像输出单元
124 CPU
125 存储单元
41  标示
42  校正对象
43  保险杠
100 车辆

关于本文
本文标题:摄像机设备,摄像机系统和摄像机校正方法.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-6124391.html
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