專(zhuān)利名稱(chēng)：信息處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法、裝置以及記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
為了校正稱(chēng)之為照相機(jī)的焦距或主點(diǎn)的內(nèi)部參數(shù)、或者作為照相機(jī)的位置姿勢(shì)的外部參數(shù)，有用照相機(jī)攝取放置在3維空間坐標(biāo)內(nèi)的坐標(biāo)值為已知的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(fiducial point)(標(biāo)記)，使用各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)值和該標(biāo)記點(diǎn)的圖像坐標(biāo)值，基于照相機(jī)校正算法進(jìn)行估計(jì)的方法。
其中，需要進(jìn)行各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)值和圖像坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)，有從標(biāo)記點(diǎn)圖像進(jìn)行判斷手動(dòng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)、或者利用圖像處理方法自動(dòng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的方法。在該照相機(jī)校正算法中，有基于全部的標(biāo)記點(diǎn)是沒(méi)有分布在1個(gè)平面上(3維分布)的標(biāo)記點(diǎn)的方法，和基于全部的標(biāo)記點(diǎn)是2維(平面上)分布的標(biāo)記點(diǎn)的方法，因?yàn)榫哂腥菀自诳臻g配置標(biāo)記點(diǎn)、或可以發(fā)展為還能進(jìn)行作為非線性的內(nèi)部參數(shù)的透鏡畸變的校正的方法等優(yōu)點(diǎn)，故正在廣泛普遍地得以利用。
上述內(nèi)容是過(guò)去由Roger Y、Tsai等人提出的(Roger Y.Tsai，“A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3DMachine Metrology Using Off-the Shelf TV Cameras and Lenses”，IIIEJ.Robotics and Automation，Vol.RA-3，No.4，pp.323-344，1987)，除此之外還提出有日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平06-137840或日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)2001-325069等多個(gè)提案。
在此照相機(jī)校正方法中，進(jìn)行各標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)值與圖像坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)的方法中，有將標(biāo)記點(diǎn)作為具有特定的規(guī)律性的圖案來(lái)準(zhǔn)備，并通過(guò)在圖像上識(shí)別其圖案來(lái)自動(dòng)地進(jìn)行對(duì)應(yīng)的方法。作為所使用的圖案，有人提出了在白色背景中將黑色的圓或者橢圓排列在網(wǎng)格點(diǎn)陣上的圖案、或由2組以上的平行的直線構(gòu)成的圖案(例如，棋盤(pán)格形式的圖案(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平5-274436(USP5444799)、(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平7-98214)))。
這些方法可利用于以攝取圖案的整體為前提的情況、或者盡管只攝取圖案的一部分，但不需要確定所拍攝的是圖案整體中的哪一個(gè)區(qū)域的情況。
但是，在估計(jì)照相機(jī)的位置姿勢(shì)的情形中，由于要求求出以空間中的圖案的特定位置為基準(zhǔn)的位置姿勢(shì)，故以往就指出，在只攝取圖案中的部分區(qū)域這樣的情況、或?qū)D案的照相機(jī)的視軸完全不清楚這樣的情況下，不能確定在攝取的圖像區(qū)域中所拍攝的圖案的部分區(qū)域是對(duì)應(yīng)于空間中的圖案中的哪一個(gè)區(qū)域的問(wèn)題。作為解決該問(wèn)題的方法，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平06-137840展示了通過(guò)將圖案要素的一部分改變?yōu)榫哂蟹较蛐缘囊貋?lái)確定圖案中的區(qū)域的方法(現(xiàn)有技術(shù)A)。此方法是通過(guò)將構(gòu)成為圓形的圖案的要素的一部分置換成具有方向性的要素(例如橢圓)，使用該形狀的差異和方向性來(lái)區(qū)別圖案要素，確定攝影區(qū)域的方法。
另外，在使用包含平行直線的組的圖案的情況下，還有在由平行的直線圍起來(lái)的區(qū)域，例如，在構(gòu)成棋盤(pán)格形狀的一個(gè)一個(gè)的長(zhǎng)方形網(wǎng)格的內(nèi)部，配置不同于棋盤(pán)格形狀的形狀，通過(guò)利用圖案識(shí)別處理來(lái)識(shí)別該形狀來(lái)確定部分區(qū)域的方法(現(xiàn)有技術(shù)B)。
此外，還有通過(guò)改變圖案要素的顏色，組合顏色識(shí)別處理和圖案的空間特征識(shí)別處理來(lái)確定圖案的部分區(qū)域的方法(現(xiàn)有技術(shù)C)。
在現(xiàn)有技術(shù)A中，在區(qū)別判定具有方向性的圖案要素和其他的圖案要素時(shí)，必須進(jìn)行利用圖像上的形狀的差異的判定。這樣由于攝取圖像中的圖案的形狀因照相機(jī)與圖案的位置關(guān)系的變化而進(jìn)行變化，故存在易于產(chǎn)生因形狀的識(shí)別錯(cuò)誤而引起的圖案要素的判定錯(cuò)誤的問(wèn)題。特別是在如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平06-137840那樣，在使用圓和橢圓的情況下尤為顯著。
在現(xiàn)有技術(shù)B中，由于需要在照相機(jī)中足夠大地捕捉為了確定圖案的部分區(qū)域而設(shè)置的新的其他的形狀，故用于照相機(jī)校正所利用的平行直線群的密度將變小。由于為了進(jìn)行照相機(jī)的校正，使用在圖像中廣泛地分布的盡可能多的標(biāo)記點(diǎn)為好，故成為標(biāo)記點(diǎn)的基礎(chǔ)的平行直線群的密度下降就是問(wèn)題。
在現(xiàn)有技術(shù)C中，雖然同時(shí)解決了上述2個(gè)問(wèn)題，但顏色區(qū)域的抽取與利用亮度的2值化處理相比較，一般是不穩(wěn)定的。為此，就存在產(chǎn)生圖案要素的誤檢測(cè)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上各點(diǎn)而完成的，其目的是在使用圖案的照相機(jī)校正中，在只能攝取圖案的部分區(qū)域的情況下，不使圖案中的標(biāo)記點(diǎn)減少地、穩(wěn)定地確定圖案的攝影區(qū)域。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的特征在于具有以下的構(gòu)成。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在亮的背景區(qū)域具有暗的閉區(qū)域的黑圖案要素、以及具有暗的閉區(qū)域和該暗的閉區(qū)域內(nèi)部的亮的閉區(qū)域的黑白圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；通過(guò)量化上述攝影圖像，求出黑的連續(xù)區(qū)域和白的連續(xù)區(qū)域；根據(jù)上述所求得的黑區(qū)域和白區(qū)域，判別上述攝影圖像中的黑圖案要素和黑白圖案要素；根據(jù)上述判別出的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑白圖案要素；根據(jù)上述所確定的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述黑白圖案要素的確定和上述黑圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)黑白圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)黑白圖案要素。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第二技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在暗的背景區(qū)域具有亮的閉區(qū)域的白圖案要素、以及具有亮的閉區(qū)域和該亮的閉區(qū)域內(nèi)部的暗的閉區(qū)域的白黑圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；通過(guò)使上述攝影圖像二值化，求出白的連續(xù)區(qū)域和黑的連續(xù)區(qū)域；根據(jù)上述所求得的白區(qū)域和黑區(qū)域，判別上述攝影圖像中的白圖案要素和白黑圖案要素；根據(jù)上述判別出的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白黑圖案要素；根據(jù)上述所確定的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述白黑圖案要素的確定和上述白圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)白黑圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)白黑圖案要素。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第三技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用上述照相機(jī)攝取配置了由亮度不同的2個(gè)閉區(qū)域所表示的第一圖案要素和由1個(gè)閉區(qū)域所表示的第二圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；對(duì)表示上述攝影圖像的亮度的信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)該量化結(jié)果檢測(cè)上述第一圖案要素和上述第二圖案要素；根據(jù)上述檢測(cè)出的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第一圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第一圖案要素；根據(jù)上述所確定的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第二圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第二圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述第一圖案要素的確定和上述第二圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)第一圖案要素、和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)第一圖案要素。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第四技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在亮的背景區(qū)域具有暗的閉區(qū)域的黑圖案要素、以及具有暗的閉區(qū)域和該暗的閉區(qū)域內(nèi)部的亮的閉區(qū)域的黑白圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；量化裝置，通過(guò)量化上述攝影圖像，求出黑的連續(xù)區(qū)域和白的連續(xù)區(qū)域；判別裝置，根據(jù)上述所求得的黑區(qū)域和白區(qū)域，判別上述攝影圖像中的黑圖案要素和黑白圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述判別出的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑白圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述黑白圖案要素的確定和上述黑圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)黑白圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)黑白圖案要素。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第五技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在暗的背景區(qū)域具有亮的閉區(qū)域的白圖案要素、以及具有亮的閉區(qū)域和該亮的閉區(qū)域內(nèi)部的暗的閉區(qū)域的白黑圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；二值化裝置，通過(guò)使上述攝影圖像二值化，求出白的連續(xù)區(qū)域和黑的連續(xù)區(qū)域；判別裝置，根據(jù)上述所求得的白區(qū)域和黑區(qū)域，判別上述攝影圖像中的白圖案要素和白黑圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述判別出的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白黑圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述白黑圖案要素的確定和上述白圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)白黑圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)白黑圖案要素。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第六技術(shù)方案提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用上述照相機(jī)攝取配置了由亮度不同的2個(gè)閉區(qū)域所表示的第一圖案要素和由1個(gè)閉區(qū)域所表示的第二圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；量化裝置，對(duì)表示上述攝影圖像的亮度的信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)該量化結(jié)果檢測(cè)上述第一圖案要素和上述第二圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述檢測(cè)出的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第一圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第一圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第二圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第二圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述第一圖案要素的確定和上述第二圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)第一圖案要素、和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)第一圖案要素。
本發(fā)明的其他目的以及特征，通過(guò)以下后繼的實(shí)施例以及附圖，將會(huì)弄明白。


圖1是表示利用第一實(shí)施形式的照相機(jī)校正裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是說(shuō)明照相機(jī)構(gòu)成方法的大概處理步驟的流程圖；圖3是表示在利用第一實(shí)施形式的照相機(jī)構(gòu)成方法中，圖案的部分區(qū)域的識(shí)別確定方法的流程圖；圖4是以往所利用的圖案例；圖5是在第一實(shí)施形式中使用的圖案；圖6是在第二實(shí)施形式中使用的圖案例；圖7是在第三實(shí)施形式中使用的圖案例之一；圖8是在第三實(shí)施形式中使用的圖案例之一；圖9是在第四實(shí)施形式中使用的圖案例；圖10是在第五實(shí)施形式中使用的圖案例。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，對(duì)校正照相機(jī)的焦距或主點(diǎn)等的內(nèi)部參數(shù)、或者照相機(jī)的位置姿勢(shì)等外部參數(shù)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。
(第一實(shí)施形式)第一實(shí)施形式的概要如以下那樣。圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施形式的框圖。
101是照相機(jī)，攝取圖5所示的平面上的圖案。此攝取圖像作為圖像信號(hào)輸出到102的圖像取入器。102是圖像取入器，輸入來(lái)自101的圖像信號(hào)，在104的總線控制器的調(diào)停下，在107的圖像緩沖器中寫(xiě)入圖像。103是按照保存在106中的處理步驟進(jìn)行處理的CPU。104是在103的CPU、102的圖像取入器、105的存儲(chǔ)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出·調(diào)停的總線控制器。105是保存處理步驟或圖像等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。106是表示保存在存儲(chǔ)器105內(nèi)的處理步驟的程序，例如，用于實(shí)現(xiàn)圖2或圖3的處理步驟的程序。107是用于保存在105的存儲(chǔ)器內(nèi)準(zhǔn)備的圖像的圖像緩沖器，保持由102的圖像取入器所取得的圖像，并保持利用103的CPU所進(jìn)行的處理結(jié)果圖像。
使用圖2所示的流程圖說(shuō)明在圖1所示的框圖中所構(gòu)成的照相機(jī)校正裝置的大致處理步驟。
在步驟S201，用照相機(jī)101攝取圖5所示的圖案，利用102的圖像取入器來(lái)取入攝取圖像。
相對(duì)于以往所使用的圖案是圖4所示那樣規(guī)則地排列了成為標(biāo)記點(diǎn)的黑色的圓狀的圖案要素的圖案，在圖5所示的本實(shí)施形式中使用的圖案，將黑色的圓形狀的圖案要素的一部分置換為在黑色的圓區(qū)域內(nèi)部以同心圓方式、具有白色的圓區(qū)域那樣的圖案要素。
在步驟S201中所取入的圖像，存儲(chǔ)在107的圖像緩沖器中。接著，在步驟S202中，由該圖像進(jìn)行圖案的識(shí)別、圖案的部位的確定。使用此結(jié)果在步驟S203中進(jìn)行照相機(jī)參數(shù)的估計(jì)。照相機(jī)參數(shù)的估計(jì)包括由在圖像上的圖案要素的位置計(jì)算消失點(diǎn)，求出焦距等方法，可以適用在現(xiàn)有技術(shù)中所敘述那樣的多種方法。例如，也可以使用進(jìn)行在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)平06-137840或日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)特開(kāi)2001-325069中所敘述的照相機(jī)的位置姿勢(shì)估計(jì)的步驟。
本實(shí)施形式的特征在于，作為在步驟S202進(jìn)行的處理的、與包含于圖案中的圖案要素(標(biāo)記點(diǎn))的空間坐標(biāo)值和記錄在圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)有關(guān)的處理。
下面，使用圖3所示的流程圖更為詳細(xì)地說(shuō)明此步驟S202的處理步驟。
在步驟S301中，利用預(yù)先設(shè)定的臨界值，進(jìn)行利用圖像的各個(gè)像素的亮度的量化處理(2值化處理)。這里，如果能夠穩(wěn)定地進(jìn)行量化，也可以是取得圖像的直方圖，動(dòng)態(tài)地確定最佳臨界值等其他的方法。
所得到的2值圖像保存在107的圖像緩沖器2中。接著，在步驟S302中，視白色為背景區(qū)域，視黑色為關(guān)注區(qū)域，進(jìn)行所關(guān)注的像素的連續(xù)區(qū)域的檢測(cè)，即黑色區(qū)域的檢測(cè)。這是在圖像處理中廣泛普遍地進(jìn)行的圖像的標(biāo)識(shí)處理。進(jìn)而，同時(shí)計(jì)算重心位置。由于在檢測(cè)連續(xù)區(qū)域的過(guò)程中將確定包含在各個(gè)區(qū)域中的像素，故可以容易地計(jì)算出該連續(xù)區(qū)域的重心位置。
關(guān)于標(biāo)識(shí)處理的結(jié)果，所得到的連續(xù)區(qū)域的大小為小的區(qū)域，視為在圖像取入時(shí)發(fā)生的噪聲，在步驟S303中刪除該區(qū)域。
通過(guò)上面的步驟S301、S302、S303的處理步驟，可以檢測(cè)出起因于位于圖案中的黑圓圖案要素以及同心圓圖案要素的黑色區(qū)域。
此外，在步驟S304中，視黑色為背景區(qū)域，視白色為關(guān)注區(qū)域，進(jìn)行所關(guān)注的像素的連續(xù)區(qū)域的檢測(cè)，即白色區(qū)域的檢測(cè)。與步驟S302同樣地，也進(jìn)行白色區(qū)域的重心位置的計(jì)算。然后與步驟S303同樣地，在步驟S305刪除區(qū)域的大小為小的區(qū)域。進(jìn)而，在步驟S306中，從檢測(cè)出來(lái)的白色區(qū)域中判定最大的像素?cái)?shù)的區(qū)域，并將該區(qū)域作為背景的白色區(qū)域刪除。利用此方法，由于作為圖案的背景的白色區(qū)域相對(duì)于其他的白色區(qū)域極端地大，故可以容易且穩(wěn)固地判別刪除背景的白色區(qū)域。
通過(guò)以上的步驟S301、S304、S304、S306的處理步驟，可以檢測(cè)出起因于圖案中的同心圓標(biāo)記要素的中央部的白色圓的白色區(qū)域。
通過(guò)以上方法，從攝取了圖案的圖像，就可以進(jìn)行起因于圖案要素的黑色區(qū)域和白色區(qū)域以及它們的重心位置的檢測(cè)。使用該結(jié)果，在步驟S307中進(jìn)行同心圓圖案要素和黑圓圖案要素的判別。這里，在存在同心圓的黑色區(qū)域和白色區(qū)域時(shí)，理想的情況是該2個(gè)的重心點(diǎn)為同一點(diǎn)。因此，在此步驟S307中，通過(guò)在所有的白色區(qū)域搜索具有充分接近于該重心點(diǎn)的重心點(diǎn)的黑色區(qū)域，來(lái)判定是同心圓圖案要素中的黑色區(qū)域還是黑圓圖案要素的黑色區(qū)域。此判定方法與以往基于的黑色區(qū)域的形狀的判定方法相比較，非常地健壯，另外，計(jì)算成本也非常低。
在步驟S307中，進(jìn)而以該判定結(jié)果為依據(jù)，將在黑圓圖案要素的圖像上的位置作為起因于黑圓圖案要素的黑色區(qū)域的重心位置，將在同心圓圖案要素的圖像上的位置作為同心圓圖案要素的中央部的白色區(qū)域的重心位置。
此外，同心圓圖案要素的圖像上的位置，也可以重合起因于同心圓圖案要素的白色區(qū)域和黑色區(qū)域并視為一個(gè)區(qū)域，并且設(shè)為該區(qū)域的重心位置。
通過(guò)直到步驟S307的處理，可以確定在同心圓圖案要素的圖像上的位置和在黑圓圖案要素的圖像上的位置。使用該結(jié)果利用以下的步驟，進(jìn)行圖案中的攝影區(qū)域的識(shí)別。
如圖5所示這樣，同心圓圖案要素從中心點(diǎn)沿一個(gè)方向直線狀地進(jìn)行配置，進(jìn)而也在該中心點(diǎn)與該直線正交相鄰的網(wǎng)格點(diǎn)位置上進(jìn)行配置。由此，檢測(cè)出來(lái)的同心圓圖案要素應(yīng)該在圖像中除去最后的一點(diǎn)直線狀地排列。于是，在步驟S308中，從n個(gè)同心圓圖案要素中選擇n-1個(gè)的圖案要素，并進(jìn)行所選擇的要素的位置的直線近似計(jì)算。然后，從全部的n-1個(gè)的圖案要素的組合中，選擇與直線的近似度高的組合。在此，沒(méi)有被選擇的同心圓圖案要素的位置設(shè)為Q。
在步驟S309中，從接近于Q的一側(cè)開(kāi)始對(duì)所選擇的要素進(jìn)行排序以使沿著該近似直線順序地排列，設(shè)該結(jié)果為P1、P2、......、Pn-1。
利用步驟S308和S309的步驟，可以識(shí)別位于圖5的圖案中的同心圓圖案相當(dāng)于所攝取的圖像中的哪一個(gè)。但是，在直線狀地排列地同心圓圖案中，需要在圖像中捕捉3個(gè)以上中央附近的同心圓圖案。
使用可以確定同心圓圖案要素的結(jié)果，在步驟S310中相繼進(jìn)行黑圓圖案要素的確定。此步驟S310的步驟是，以P1為圖案的坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以P1→P2、P3、...、Pn-1的方向?yàn)閄軸正方向，以P1→Q的方向?yàn)閅軸正方向，以在圖像上的圖案要素的鄰接關(guān)系和距離為依據(jù)，進(jìn)行黑圓圖案要素的識(shí)別。
如上面那樣，利用第一實(shí)施形式，在使用了圖案的照相機(jī)校正中，即使在只能攝取圖案的部分區(qū)域的情況，也可以做到不減少圖案中的標(biāo)記點(diǎn)地，穩(wěn)定地確定圖案的攝影區(qū)域。
(第二實(shí)施形式)圖案并不限于在白色背景中配置了黑圓圖案要素和同心圓圖案要素的形式，也可以使用如圖6所示那樣的在黑色背景中配置了白圓圖案要素和在白圓內(nèi)部同心圓地具有黑圓的同心圓圖案要素的形式。在此情況下，只要沿用第一實(shí)施形式步驟S302～S307的將白讀取替換成黑、將黑讀取替換成白的處理步驟即可。
(第三實(shí)施形式)黑圓圖案要素和同心圓圖案要素的配置也可以不是在第一實(shí)施形式中所示的圖5那樣的配置，只要同心圓圖案相對(duì)于黑圓具有特定的規(guī)律性來(lái)配置，用其他任何規(guī)律進(jìn)行排列都可以。
例如，也可以是圖7所示那樣的配置，也可以是圖8所示那樣的配置。在此情況下，只要在第一實(shí)施形式進(jìn)行的步驟中變更步驟S308～S310的判定方法即可。
(第四實(shí)施形式)利用的圖案可以不是正方網(wǎng)格狀地配置了圖案要素的圖案，也可以使用正三角形網(wǎng)格狀地配置了圖案要素的圖案。另外，可以不是在較多地配置了黑圓圖案要素的中間的一部分中較少地配置了同心圓圖案要素那樣的圖案，也可以是在較多地配置了同心圓圖案要素的中間的一部分中較少地配置了黑圓圖案要素那樣的圖案。即，也可以使用圖9所示那樣的圖案要素。
(第五實(shí)施形式)作為所利用的圖案，也可以不將圖案要素的全部作為用于在照相機(jī)的校正計(jì)算中實(shí)際使用的標(biāo)記點(diǎn)來(lái)利用。例如，也可以是正方網(wǎng)格狀地配置黑圓圖案要素，在黑圓圖案要素的要素之間配置同心圓圖案要素，同心圓圖案要素僅為了確定圖案的攝影區(qū)域而使用，而在照相機(jī)的校正計(jì)算中只使用黑圓圖案的方法。即，例如，也可以使用圖10所示那樣的圖案。
因此，上述的實(shí)施形式只是所有方面中的一些例子，本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施形式。
本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。進(jìn)而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修正和變形。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在亮的背景區(qū)域具有暗的閉區(qū)域的黑圖案要素、以及具有暗的閉區(qū)域和該暗的閉區(qū)域內(nèi)部的亮的閉區(qū)域的黑白圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；通過(guò)量化上述攝影圖像，求出黑的連續(xù)區(qū)域和白的連續(xù)區(qū)域；根據(jù)上述所求得的黑區(qū)域和白區(qū)域，判別上述攝影圖像中的黑圖案要素和黑白圖案要素；根據(jù)上述判別出的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑白圖案要素；根據(jù)上述所確定的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述黑白圖案要素的確定和上述黑圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)黑白圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)黑白圖案要素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于上述N為1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于上述黑圖案要素是黑色的圓區(qū)域，上述黑白圖案要素是在黑色的圓區(qū)域的內(nèi)部具有同心圓的白色的圓區(qū)域的圖案要素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理方法，其特征在于當(dāng)上述黑區(qū)域和上述白區(qū)域的重心位置大致相同時(shí)，判別為是黑白圖案要素。
5.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在暗的背景區(qū)域具有亮的閉區(qū)域的白圖案要素、以及具有亮的閉區(qū)域和該亮的閉區(qū)域內(nèi)部的暗的閉區(qū)域的白黑圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；通過(guò)使上述攝影圖像二值化，求出白的連續(xù)區(qū)域和黑的連續(xù)區(qū)域；根據(jù)上述所求得的白區(qū)域和黑區(qū)域，判別上述攝影圖像中的白圖案要素和白黑圖案要素；根據(jù)上述判別出的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白黑圖案要素；根據(jù)上述所確定的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述白黑圖案要素的確定和上述白圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)白黑圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)白黑圖案要素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息處理方法，其特征在于上述N為1。
7.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法，其特征在于取得用上述照相機(jī)攝取配置了由亮度不同的2個(gè)閉區(qū)域所表示的第一圖案要素和由1個(gè)閉區(qū)域所表示的第二圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；對(duì)表示上述攝影圖像的亮度的信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)該量化結(jié)果檢測(cè)上述第一圖案要素和上述第二圖案要素；根據(jù)上述檢測(cè)出的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第一圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第一圖案要素；根據(jù)上述所確定的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第二圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第二圖案要素；根據(jù)通過(guò)上述第一圖案要素的確定和上述第二圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)第一圖案要素、和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)第一圖案要素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信息處理方法，其特征在于上述N為1。
9.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在亮的背景區(qū)域具有暗的閉區(qū)域的黑圖案要素、以及具有暗的閉區(qū)域和該暗的閉區(qū)域內(nèi)部的亮的閉區(qū)域的黑白圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；量化裝置，通過(guò)量化上述攝影圖像，求出黑的連續(xù)區(qū)域和白的連續(xù)區(qū)域；判別裝置，根據(jù)上述所求得的黑區(qū)域和白區(qū)域，判別上述攝影圖像中的黑圖案要素和黑白圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述判別出的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑白圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的黑白圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)黑圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述黑白圖案要素的確定和上述黑圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)黑白圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)黑白圖案要素。
10.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用照相機(jī)攝取在平面上配置了在暗的背景區(qū)域具有亮的閉區(qū)域的白圖案要素、以及具有亮的閉區(qū)域和該亮的閉區(qū)域內(nèi)部的暗的閉區(qū)域的白黑圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；二值化裝置，通過(guò)使上述攝影圖像二值化，求出白的連續(xù)區(qū)域和黑的連續(xù)區(qū)域；判別裝置，根據(jù)上述所求得的白區(qū)域和黑區(qū)域，判別上述攝影圖像中的白圖案要素和白黑圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述判別出的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白黑圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白黑圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的白黑圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所判別出的白圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)白圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述白黑圖案要素的確定和上述白圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)白黑圖案要素，和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)白黑圖案要素。
11.一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理裝置，其特征在于，包括取得裝置，取得用上述照相機(jī)攝取配置了由亮度不同的2個(gè)閉區(qū)域所表示的第一圖案要素和由1個(gè)閉區(qū)域所表示的第二圖案要素的校正用圖案而得到的攝影圖像；量化裝置，對(duì)表示上述攝影圖像的亮度的信號(hào)進(jìn)行量化，根據(jù)該量化結(jié)果檢測(cè)上述第一圖案要素和上述第二圖案要素；第一確定裝置，根據(jù)上述檢測(cè)出的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第一圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第一圖案要素；第二確定裝置，根據(jù)上述所確定的第一圖案要素的配置關(guān)系，確定上述所檢測(cè)出的第二圖案要素的每一個(gè)，是上述校正用圖案中的哪一個(gè)第二圖案要素；以及設(shè)定裝置，根據(jù)通過(guò)上述第一圖案要素的確定和上述第二圖案要素的確定而得到的、攝影圖像上的圖案要素的圖像坐標(biāo)值與空間中的圖案要素的空間坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)；其中，上述校正用圖案，包括沿直線并排的至少N+2個(gè)第一圖案要素、和配置在與上述直線正交的位置上的N個(gè)第一圖案要素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)定照相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)或者外部參數(shù)的信息處理方法和裝置，通過(guò)用照相機(jī)攝取在平面上配置了黑色圖案要素和黑白圖案要素的校正用圖案來(lái)取得所得到的攝影圖像；通過(guò)量化上述攝影圖像，求出黑的連續(xù)區(qū)域和白的連續(xù)區(qū)域；根據(jù)上述所求得的黑區(qū)域和白區(qū)域，判別上述攝影圖像中的黑色圖案要素和黑白圖案要素；根據(jù)所判別的上述黑圖案要素和上述黑白圖案要素的配置關(guān)系，進(jìn)行在攝影圖像上的圖案要素與在空間中的圖案要素的對(duì)應(yīng)，設(shè)定上述內(nèi)部參數(shù)或者上述外部參數(shù)。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1825984SQ200610058220
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月14日
發(fā)明者內(nèi)山晉二 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社