檢測用具、立體照相機檢測裝置以及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及立體照相機的檢測工具、立體照相機檢測裝置以及檢測方法，其目的在于提供一種能夠以良好且簡便的操作性能同時檢測照相機上下方向相對位置偏差以及除此以外方向的位置偏差的檢測用具。本發(fā)明具備：圖像處理部(4)，在一對照相機(3a、3b)拍攝測試圖(2)后輸入由該一對照相機輸出的圖像信號，生成一對測試圖像，該測試圖像畫面上，第一圖案(2a)中映照第二圖案(2b)中的一部分圖案；對應點探索部(4a)，分別探索上述一對測試圖像上的第一對應點和第二對應點；以及，位置偏差計算部(5)，計算在一對測試圖像上找到的第一對應點和第二對應點各自的對應位置差，基于該對應位置差，計算一對照相機的相對位置偏差。
【專利說明】檢測用具、立體照相機檢測裝置以及檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及對構成立體照相機的一對照相機之間的相對位置偏差進行檢測的檢 測工具，以及利用該檢測工具檢測構成立體照相機的一對照相機之間的相對位置偏差的立 體照相機檢測裝置以及檢測方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，用于自動進行車輛輔助駕駛的駕駛輔助系統(tǒng)正逐步走向實用。駕駛輔助 系統(tǒng)利用車輛上搭載的以一對照相機構成的立體照相機，拍攝汽車行駛前方，監(jiān)視車輛前 方，測定該車輛前方存在的障礙物或前方車輛與該車輛自己之間的距離，根據(jù)立體照相機 計測的與障礙物或前方車輛之間的距離信息，自動進行諸如剎車制動自動控制之類的駕駛 輔助。
[0003] 利用立體照相機的測試技術即所謂的立體法具體為，用一對具備攝像鏡頭和CCD 等攝像元件的照相機分別拍攝對象物，而后在其中一臺照相機拍攝的圖像中，確定與另一 臺照相機拍攝的圖像中的特定像素塊（對象物的成像位置）相關的特定像素快（對象物的 成像位置），計算各圖像的視差，用三角測量原理以及各照相機之間的距離信息來計算與對 象物之間的距離數(shù)據(jù)。
[0004] 但是，用上述三維測量技術之一的立體法準確計算對象物（如上述的障礙物或前 方車輛）與自身車輛之間距離數(shù)據(jù)的條件是，一對照相機拍攝的一對圖像之間不存在除視 差以外其它偏差。
[0005] 為此，立體照相機組裝之后，需要正確地檢測造成距離數(shù)據(jù)精度下降的主要原因， 即照相機之間是否存在位置偏差，如果存在位置偏差，則需要對偏差進行補償。尤其是照相 機之間上下方向的偏差以及除此以外的其他偏差在進行立體匹配時表現(xiàn)為各像素中的水 平線偏差，因而，這些偏差對距離數(shù)據(jù)的計算可信度產(chǎn)生較大影響。
[0006] 關于立體照相機中各照相機之間的位置偏差調整，例如專利文獻1(JP特開 2004-132870號公報）揭示了一種方案，該方案用立體照相機拍攝測試圖，該測試圖中設有 多個與立體照相機相聚不同距離的規(guī)定圖案，而后，根據(jù)拍攝的圖像所對應的坐標的偏差 值，計算校正參數(shù)，用該校正參數(shù)校正一對照相機之間的位置偏差造成的一對圖像數(shù)據(jù)之 間的偏差。
[0007] 利用專利文獻1的技術方案，用被置于立體照相機前方的多個測試圖，能夠檢測 到一對照相機上下方向的位置偏差，并通過圖像處理來補償位置偏差。由此可知，專利文獻 1的技術方案中使用的測試圖只能夠用來檢測一對照相機上下方向上的位置偏差，但卻不 能夠檢測照相機上下方向以外的方向上的位置偏差。
[0008] 為此，對于照相機上下方向以外的位置偏差檢測，需要在照相機前方設置用于檢 測照相機上下方向偏差以外的位置偏差的其它測試圖。而同時檢測照相機上下方向位置偏 差和上下方向以外的其它位置偏差在作業(yè)性能上并不簡單。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于以供一種用于檢測一對照相機的相對位置偏差、即能夠同時檢 測照相機上下方向的相對位置偏差以及除此以外方向的位置偏差且操作性能良好簡便的 檢測用具、立體照相機檢測裝置以及檢測方法。
[0010] 為了達到上述目的，首先，本發(fā)明提供一種檢測用具，用于檢測構成立體照相機的 一對照相機之間的位置偏差，該一對照相機之間相距基線長度，該檢測用具的特征在于，具 備第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照單元，所述第一檢測用具被設置為在所述一 對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī)定距離，并且該第一檢測用具的與所述一對 照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案，所述第二檢測用具與所述第一檢測用具相距 規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具，位于與所述一對照相機相反一側，或者位于與所述 所述一對照相機相同一側，而且，該第二檢測用具的與所述第一檢測用具相對設置一側的 表面上形成第二圖案，所述圖案映照單元用于在用所述一對照相機拍攝時，使得該一對照 相機分別拍攝的畫面上，所述第一檢測用具的第一圖案中映照所述第二檢測用具的第二圖 案中的一部分圖案，所述第一圖案和所述第二圖案中分別具有用立體照相機檢測裝置檢測 所述一對照相機的相對位置偏差時使用的檢測點即特征區(qū)域。
[0011] 其次，本發(fā)明提供一種立體照相機檢測裝置，用于檢測構成立體照相機的一對照 相機之間的位置偏差，該一對照相機之間相距基線長度，該立體照相機檢測裝置的特征在 于，具備檢測用具，該檢測用具包括第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照單元，所述 第一檢測用具被設置為在所述一對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī)定距離，并 且該第一檢測用具的與所述一對照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案，所述第二檢 測用具與所述第一檢測用具相距規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具，位于與所述一對 照相機相反一側，或者位于與所述所述一對照相機相同一側，而且，該第二檢測用具的與所 述第一檢測用具相對設置一側的表面上形成第二圖案，所述圖案映照單元用于在用所述一 對照相機拍攝時，使得該一對照相機分別拍攝的畫面上，所述第一檢測用具的第一圖案中 映照所述第二檢測用具的第二圖案中的一部分圖案，此外，該立體照相機檢測裝置還具備 以下各部：圖像處理部，用于在所述一對照相機拍攝所述檢測用具后輸入由該一對照相機 輸出的圖像信號，并生成一對圖像，在該圖像的畫面上，所述第一圖案中映照所述第二圖案 中的一部分圖案；對應點探索部，用于分別在生成的一對圖像的畫面上，用所述第一圖案和 所述第二圖案的檢測點即特征區(qū)域，探索該一對圖像上的第一對應點和第二對應點；位置 偏差計算部，用于計算在所述一對圖像上找到的所述第一對應點和所述第二對應點各自的 對應位置差，并基于求出的對應位置差，計算所述一對照相機的相對位置偏差；以及，補償 參數(shù)計算部，用于計算對求出的位置偏差進行補償?shù)难a償參數(shù)。
[0012] 進而，本發(fā)明提供一種檢測方法，用于檢測構成立體照相機的一對照相機之間的 位置偏差，該一對照相機之間相距基線長度，該檢測方法的特征在于，使用檢測用具進行檢 測，該檢測用具具備第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照單元，所述第一檢測用具 被設置為在所述一對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī)定距離，并且該第一檢測 用具的與所述一對照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案，所述第二檢測用具與所述 第一檢測用具相距規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具，位于與所述一對照相機相反一 偵牝或者位于與所述所述一對照相機相同一側，而且，該第二檢測用具的與所述第一檢測用 具相對設置一側的表面上形成第二圖案，所述圖案映照單元用于在用所述一對照相機拍攝 時，使得該一對照相機分別拍攝的畫面上，所述第一檢測用具的第一圖案中映照所述第二 檢測用具的第二圖案中的一部分圖案，該檢測方法包括以下各步驟：圖像處理步驟，在所述 一對照相機拍攝所述檢測用具后輸入由該一對照相機輸出的圖像信號，并生成一對圖像， 在該圖像的畫面上，所述第一圖案中映照所述第二圖案中的一部分圖案；對應點探索步驟， 分別在生成的一對圖像的畫面上，用所述第一圖案和所述第二圖案的檢測點即特征區(qū)域， 探索該一對圖像上的第一對應點和第二對應點；位置偏差計算步驟，計算在所述一對圖像 上找到的所述第一對應點和所述第二對應點各自的對應位置差，并基于求出的所述對應位 置差，計算所述一對照相機的相對位置偏差；以及，補償參數(shù)計算步驟，計算對求出的位置 偏差進行補償?shù)难a償參數(shù)。
[0013] 本發(fā)明的效果如下。
[0014] 本發(fā)明的檢查用具具有圖案映照單元，該圖案映照單元用于在用所述一對照相機 拍攝時，使得該一對照相機分別拍攝的畫面上第一檢測用具的第一圖案中映照第二檢測用 具的第二圖案中的一部分圖案。本發(fā)明利用該檢測用具，在一對照相機拍攝的一對圖像的 畫面上，用所述第一圖案和所述第二圖案的檢測點即特征區(qū)域，探索該一對圖像上的第一 對應點和第二對應點，而后，計算在所述一對圖像上找到的第一對應點和第二對應點各自 的對應位置差，并基于求出的對應位置差，計算所述一對照相機的相對位置偏差。因而，本 發(fā)明能夠以良好簡便的操作性能同時對一對照相機在上下方向以及除上下方向以外的其 他方向上的相對位置偏差進行檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的實施方式1涉及的立體照相機檢測裝置的結構示意圖。
[0016] 圖2A、圖2B、圖2C是一對照相機的設置狀態(tài)的示意圖。
[0017] 圖3A和圖3B是分別用于說明攝像面中心偏差和光學中心偏差的示意圖。
[0018] 圖4A是用于補償一對照相機光學中心偏差的補償角度的示意圖。
[0019] 圖4B是一對照相機光學中心偏差受到補償后的狀態(tài)的示意圖。
[0020] 圖5是實施方式1中第一測試圖和第二測試圖的設置狀態(tài)示意圖。
[0021] 圖6A和圖6B是實施方式1中用照相機拍攝的第一測試圖和第二測試圖的圖像的 示意圖。
[0022] 圖7是照相機和測試圖之間距離與攝像面上光學中心偏離量之間關系的圖。
[0023] 圖8是用于對第一照相機以及第二照相機之間相對位置偏差進行補償?shù)难a償參 數(shù)的計算流程圖。
[0024] 圖9是實施方式1對經(jīng)過立體照相機檢測裝置檢測后照相機實行補償動作的功能 模塊圖。
[0025] 圖10是實施方式2中第一測試圖和第二測試圖的設置狀態(tài)示意圖。
[0026] 圖11是實施方式2中用照相機拍攝的第一測試圖和第二測試圖的圖像的示意圖。
[0027] 圖12是實施方式3中第一測試圖和第二測試圖的設置狀態(tài)示意圖。
[0028] 圖13是實施方式3中用照相機拍攝的第一測試圖和第二測試圖的圖像的示意圖。

【具體實施方式】
[0029] 以下利用【專利附圖】

【附圖說明】實施方式。
[0030] 〈實施方式1〉
[0031] 圖1是本發(fā)明的實施方式1涉及的立體照相機檢測裝置的結構示意圖。
[0032] 立體照相機檢測裝置的結構
[0033] 如圖1所示，立體照相機檢測裝置1具備測試圖2、圖像處理部4、補償參數(shù)計算部 5、補償參數(shù)存儲部6、以及控制部7。其中，測試圖2用以作為以下將要詳述的檢測用具，圖 像處理部4用于讀取立體照相機3輸出的測試圖2的圖像信號。
[0034] 立體照相機3具有水平方向相距距離（基線長度）L的一對照相機，即第一照相機 3a和第二照相機3b。第一照相機3a和第二照相機3b中各自具備攝像鏡8和攝像元件（CXD 圖像傳感器等）9,攝像鏡8拍攝的被攝體像在攝像元件9的攝像面（受光面）上成像。
[0035] 圖像處理部4讀取立體照相機3的一對照相機即第一照相機3a和第二照相機3b 的攝像元件9輸出的圖像信號，對該圖像信號施加圖像處理，生成一對測試圖圖像（圖像數(shù) 據(jù)）。
[0036] 圖像處理部4具有對應點探索部4a和位置偏差計算部4b。對應點探索部4a用于 在生成的一對測試圖圖形畫面上，用成為下述測試圖2的各檢測圖案P1和P2(第一圖案和 第二圖案）的檢測點的特征區(qū)域，尋找該一對測試圖圖像上的對應點。
[0037] 關于對應點的探索方法，例如可以使用SAD(Sum of Absolute Difference)或 POC(像位限定相關）等公知技術。
[0038] 位置偏離計算部4b用于計算被找到的一對測試圖圖像上的對應點之間對應位置 差，根據(jù)該對應位置差的計算結果，計算第一照相機3a和第二照相機3b之間的位置偏差。
[0039] 補償參數(shù)計算部5用于計算用來對位置偏差計算部4b求出的位置偏差進行補償 的補償參數(shù)（以下詳述）。
[0040] 補償參數(shù)存儲部6是用于保存補償參數(shù)計算部5求出的補償參數(shù)的存儲部。例如 可用RAM或HDD、USB存儲器、SD卡等存儲媒體作為補償參數(shù)保存部6。控制部7用于控制 立體照相機檢測裝置1的各功能部（圖像處理部4、補償參數(shù)計算部5、補償參數(shù)存儲部6 等）的動作。
[0041] 立體照相機組裝后，其中具備的第一照相機3a和第二照相機3b按照規(guī)定公差被 設置為在水平方向上相距規(guī)定間距。但是，第一照相機3a和第二照相機3b之間如果存在 像素單位大小的相對位置偏差（上下方向的位置偏差和除此之外的方向上的位置偏差）， 則將影響到立體照相機3的距離測定精度。
[0042] 為此，對于組裝后的立體照相機3,需要用立體照相機檢測裝置1檢測第一照相機 3a和第二照相機3b之間的相對位置偏差，并在判斷發(fā)生上述偏差時，計算偏差補償?shù)难a償 參數(shù)，而后保存該補償參數(shù)。而后，基于上述求出的補償參數(shù)對第一照相機3a和第二照相 機3b輸出的圖像信號進行圖像處理，利用圖像處理來補償（校正）第一照相機3a和第二 照相機3b之間的相對位置偏差。
[0043] 如圖2A、圖2B、圖2C所示，對于水平方向上相距規(guī)定距離（基線長度）L設置的一 對照相機即第一照相機3a和第二照相機3b，本實施方式設定水平方向平行于X軸，上下方 向平行于y軸，光軸Μ方向平行于z軸。
[0044] 在此參考圖3A和圖3B，說明本實施方式中定義的上下方向位置偏差即攝像面（攝 像元件9的受光面）的中心位置偏差（以下稱為攝像面中心偏差），圖3A)、以及光學中心 位置偏差（以下稱為光學中心偏差），圖3B)。
[0045] 在圖3A中，例如第二照相機3b被設置為，其攝像元件9的攝像面（受光面）的實 際中心位置A2相對于理想中心位置A1向y軸方向偏離Ys，此時，通過攝像透鏡8 (焦距為 f)在攝像元件9上成像的位置發(fā)生ys( = Ys)的變化。在這種情況下，不同距離0和Z2) 的測定對象物B1和B2在攝像元件9的攝像面上的偏差y s相同。
[0046] 為此，對于用一對照相機（第一照相機3a和第二照相機3b)拍攝的攝像面C1和 C2,只要以其中之一的攝像面為基準，并將另一攝像面移動1，便能夠補償該一對照相機的 攝像面中心偏離。
[0047] 而在圖3B中，例如第二照相機3b被設置為，其攝像透鏡8(焦距為f)的實際光學 中心位置A4相對于理想光學中心位置A3向y軸方向偏離Y。。此時，不同距離0和2 2)的 測定對象物B1和B2在攝像元件9上的成像位置分別偏離和7。2 (y^ > yj。
[0048] 如圖4A所示，當以第一照相機3a (左側的照相機）拍攝的攝像面Cl為基準時，如 果發(fā)生如上所述的、第二照相機3b (右側的照相機）的攝像透鏡8的光學中心向y軸方向 偏離Y。，則第二照相機3b拍攝的攝像面C2的中心也向y軸方向偏離Y。。
[0049] 在圖4A中，設定Θ為相對于Z軸的補償角度，用于補償?shù)诙障鄼C3b(右側的照 相機）的攝像透鏡8的光學中心偏差Y。，并設定L為第一照相機3a和第二照相機3b之間 的基線長度，此時，補償角度Θ用以下計算式計算。
[0050]

【權利要求】
1. 一種檢測用具，用于檢測構成立體照相機的一對照相機之間的位置偏差，該一對照 相機之間相距基線長度，該檢測用具的特征在于， 具備第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照單元， 所述第一檢測用具被設置為在所述一對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī) 定距離，并且該第一檢測用具的與所述一對照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案， 所述第二檢測用具與所述第一檢測用具相距規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具， 位于與所述一對照相機相反一側，或者位于與所述所述一對照相機相同一側，而且，該第二 檢測用具的與所述第一檢測用具相對設置一側的表面上形成第二圖案， 所述圖案映照單元用于在用所述一對照相機拍攝時，使得該一對照相機分別拍攝的 畫面上，所述第一檢測用具的第一圖案中映照所述第二檢測用具的第二圖案中的一部分圖 案， 所述第一圖案和所述第二圖案中分別具有用立體照相機檢測裝置檢測所述一對照相 機的相對位置偏差時使用的檢測點即特征區(qū)域。
2. 根據(jù)權利要求1所述的檢測用具，其特征在于， 所述圖案映照單元為所述第一檢測用具上形成的一個或多個開口部， 所述第一檢測用具和所述第二檢測用具均位于所述一對照相機的鏡頭前方，所述第二 檢測用具比所述第二檢測用具離開所述一對照相機更遠。
3. 根據(jù)權利要求1所述的檢測用具，其特征在于， 所述圖案映照單元為設于所述第一檢測用具中所述一對照相機一側的一部分表面上 的反射板， 所述第二檢測用具被設置在所述第一檢測用具的所述一對照相機一側的前方。
4. 根據(jù)權利要求3所述的檢測用具，其特征在于，所述一對照相機、所述反射板、以及 所述第二檢測用具被設置為，該反射板能夠照到該第二檢測用具，但映照不到該一對照相 機。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的檢測用具，其特征在于，所述一對照相機與所 述第一檢測用具之間的距離為該一對照相機的最小合焦距離。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任意一項所述的檢測用具，其特征在于，所述第一檢測用具大 于所述一對照相機在其最小合焦距離上的攝像范圍。
7. -種立體照相機檢測裝置，用于檢測構成立體照相機的一對照相機之間的位置偏 差，該一對照相機之間相距基線長度，該立體照相機檢測裝置的特征在于， 具備檢測用具，該檢測用具包括第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照單元，所 述第一檢測用具被設置為在所述一對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī)定距離， 并且該第一檢測用具的與所述一對照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案，所述第二 檢測用具與所述第一檢測用具相距規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具，位于與所述一 對照相機相反一側，或者位于與所述所述一對照相機相同一側，而且，該第二檢測用具的與 所述第一檢測用具相對設置一側的表面上形成第二圖案，所述圖案映照單元用于在用所述 一對照相機拍攝時，使得該一對照相機分別拍攝的畫面上，所述第一檢測用具的第一圖案 中映照所述第二檢測用具的第二圖案中的一部分圖案， 此外，該立體照相機檢測裝置還具備以下各部： 圖像處理部，用于在所述一對照相機拍攝所述檢測用具后輸入由該一對照相機輸出的 圖像信號，并生成一對圖像，在該圖像的畫面上，所述第一圖案中映照所述第二圖案中的一 部分圖案； 對應點探索部，用于分別在生成的一對圖像的畫面上，用所述第一圖案和所述第二圖 案的檢測點即特征區(qū)域，探索該一對圖像上的第一對應點和第二對應點； 位置偏差計算部，用于計算在所述一對圖像上找到的所述第一對應點和所述第二對應 點各自的對應位置差，并基于求出的對應位置差，計算所述一對照相機的相對位置偏差；以 及， 補償參數(shù)計算部，用于計算對求出的位置偏差進行補償?shù)难a償參數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求7所述的立體照相機檢測裝置，其特征在于，進一步具備補償參數(shù)存 儲部，用于保存所述補償參數(shù)計算部求出的補償參數(shù)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的立體照相機檢測裝置，其特征在于，用所述位置偏差計算部 求出的位置偏差為所述一對照相機在上下方向的位置偏差。
10. -種檢測方法，用于檢測構成立體照相機的一對照相機之間的位置偏差，該一對照 相機之間相距基線長度，該檢測方法的特征在于， 使用檢測用具進行檢測，該檢測用具具備第一檢測用具、第二檢測用具、以及圖案映照 單元，所述第一檢測用具被設置為在所述一對照相機的攝像方向上與該一對照相機相距規(guī) 定距離，并且該第一檢測用具的與所述一對照相機相對設置一側的表面上形成第一圖案， 所述第二檢測用具與所述第一檢測用具相距規(guī)定距離，并相對于所述第一檢測用具，位于 與所述一對照相機相反一側，或者位于與所述所述一對照相機相同一側，而且，該第二檢測 用具的與所述第一檢測用具相對設置一側的表面上形成第二圖案，所述圖案映照單元用于 在用所述一對照相機拍攝時，使得該一對照相機分別拍攝的畫面上，所述第一檢測用具的 第一圖案中映照所述第二檢測用具的第二圖案中的一部分圖案， 該檢測方法包括以下各步驟： 圖像處理步驟，在所述一對照相機拍攝所述檢測用具后輸入由該一對照相機輸出的圖 像信號，并生成一對圖像，在該圖像的畫面上，所述第一圖案中映照所述第二圖案中的一部 分圖案； 對應點探索步驟，分別在生成的一對圖像的畫面上，用所述第一圖案和所述第二圖案 的檢測點即特征區(qū)域，探索該一對圖像上的第一對應點和第二對應點； 位置偏差計算步驟，計算在所述一對圖像上找到的所述第一對應點和所述第二對應點 各自的對應位置差，并基于求出的所述對應位置差，計算所述一對照相機的相對位置偏差； 以及， 補償參數(shù)計算步驟，計算對求出的位置偏差進行補償?shù)难a償參數(shù)。
【文檔編號】H04N13/02GK104052986SQ201410097991
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2013年3月12日
【發(fā)明者】岸和田潤, 青木伸, 酒匂史子, 長沼優(yōu)子 申請人:株式會社理光