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特開2024-167969カメラのキャリブレーション装置、カメラのキャリブレーションシステム及びカメラのキャリブレーション方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167969
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】カメラのキャリブレーション装置、カメラのキャリブレーションシステム及びカメラのキャリブレーション方法
(51)【国際特許分類】
H04N 23/60 20230101AFI20241128BHJP
B61L 23/00 20060101ALI20241128BHJP
【ＦＩ】
H04N23/60
H04N23/60 500
B61L23/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084314
(22)【出願日】2023-05-23
(71)【出願人】
【識別番号】521475989
【氏名又は名称】川崎車両株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(74)【代理人】
【識別番号】100117662
【弁理士】
【氏名又は名称】竹下 明男
(74)【代理人】
【識別番号】100156177
【弁理士】
【氏名又は名称】池見 智治
(72)【発明者】
【氏名】中岡 輝久
【テーマコード（参考）】
5C122
5H161
【Ｆターム（参考）】
5C122DA12
5C122DA14
5C122EA59
5C122EA67
5C122FA18
5C122FH04
5C122FK24
5C122GD12
5C122GE26
5C122HA88
5C122HB01
5C122HB05
5C122HB10
5H161AA01
5H161MM13
5H161NN10
(57)【要約】
【課題】異なる撮像範囲の間で相対的な位置誤差を改善することを目的とする。
【解決手段】カメラのキャリブレーション装置は、第１基準点を含む第１画像データと、第１基準点とは異なる第２基準点を含む第２画像データとが入力される画像入力部と、実空間において第１基準点に対応する第１実基準点と第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、第２画像データを実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部とを備え、処理部は、第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と第２基準点を実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における第１実基準点と第２実基準点との位置関係に適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。
【選択図】図４
【解決手段】カメラのキャリブレーション装置は、第１基準点を含む第１画像データと、第１基準点とは異なる第２基準点を含む第２画像データとが入力される画像入力部と、実空間において第１基準点に対応する第１実基準点と第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、第２画像データを実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部とを備え、処理部は、第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と第２基準点を実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における第１実基準点と第２実基準点との位置関係に適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる第２基準点を含む第２画像データとが入力される画像入力部と、
実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、
前記第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、前記第２画像データを前記実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記第１画像データと前記第２画像データと前記実空間基準位置情報とに基づいて、前記第１画像データの前記第１基準点を前記実座標系に変換した第１変換位置と前記第２画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、
前記第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、前記第２画像データを前記実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記第１画像データと前記第２画像データと前記実空間基準位置情報とに基づいて、前記第１画像データの前記第１基準点を前記実座標系に変換した第１変換位置と前記第２画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項2】
請求項１に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との距離が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との距離に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との距離が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との距離に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記第１画像データが前記第１基準点を複数含み、
前記第２画像データが前記第２基準点を複数含み、
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、前記第１基準点に対応する前記第１実基準点と前記第２基準点に対応する前記第２実基準点との位置関係との複数の組合せに基づいて、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
前記第１画像データが前記第１基準点を複数含み、
前記第２画像データが前記第２基準点を複数含み、
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、前記第１基準点に対応する前記第１実基準点と前記第２基準点に対応する前記第２実基準点との位置関係との複数の組合せに基づいて、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項4】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係との誤差を最小化するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係との誤差を最小化するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項5】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記処理部は、前記第１画像データの前記第１基準点に対して前記第１パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第１変換位置を求め、前記第２画像データの前記第２基準点に対して前記第２パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第２変換位置を求める、カメラのキャリブレーション装置。
前記処理部は、前記第１画像データの前記第１基準点に対して前記第１パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第１変換位置を求め、前記第２画像データの前記第２基準点に対して前記第２パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第２変換位置を求める、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項6】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記処理部は、
前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する前に、前記第１変換位置が実空間における前記第１実基準点の位置に適合するように、第１初期パラメータ群を求めると共に、前記第２変換位置が実空間における前記第２実基準点の位置に適合するように、第２初期パラメータ群を求め、
前記第１初期パラメータ群と前記第２初期パラメータ群とを用いて、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
前記処理部は、
前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する前に、前記第１変換位置が実空間における前記第１実基準点の位置に適合するように、第１初期パラメータ群を求めると共に、前記第２変換位置が実空間における前記第２実基準点の位置に適合するように、第２初期パラメータ群を求め、
前記第１初期パラメータ群と前記第２初期パラメータ群とを用いて、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項7】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記第１画像データと前記第２画像データとは互いに異なる撮像範囲を撮像したデータである、カメラのキャリブレーション装置。
前記第１画像データと前記第２画像データとは互いに異なる撮像範囲を撮像したデータである、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項8】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
第１測定対象物が写り込んだ第１測定対象画像データと第２測定対象物が写り込んだ第２測定対象画像データとが入力される測定対象画像入力部をさらに備え、
前記処理部は、前記第１測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用すると共に、前記第２測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用して、前記第１測定対象物と前記第２測定対象物との位置関係を示す位置関係データを求め、
前記位置関係データに基づく位置関係情報を表示する表示装置をさらに備える、カメラのキャリブレーション装置。
第１測定対象物が写り込んだ第１測定対象画像データと第２測定対象物が写り込んだ第２測定対象画像データとが入力される測定対象画像入力部をさらに備え、
前記処理部は、前記第１測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用すると共に、前記第２測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用して、前記第１測定対象物と前記第２測定対象物との位置関係を示す位置関係データを求め、
前記位置関係データに基づく位置関係情報を表示する表示装置をさらに備える、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項9】
請求項８に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記第１測定対象物は、第１レールであり、
前記第２測定対象物は、前記第１レールと並行な第２レールであり、
前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの位置関係を示すデータを求める、カメラのキャリブレーション装置。
前記第１測定対象物は、第１レールであり、
前記第２測定対象物は、前記第１レールと並行な第２レールであり、
前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの位置関係を示すデータを求める、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項10】
請求項９に記載のカメラのキャリブレーション装置であって、
前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの間隔を示すデータを求め、
前記表示装置は、前記位置関係情報として前記第１レールと前記第２レールとの間隔情報を表示する、カメラのキャリブレーション装置。
前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの間隔を示すデータを求め、
前記表示装置は、前記位置関係情報として前記第１レールと前記第２レールとの間隔情報を表示する、カメラのキャリブレーション装置。
【請求項11】
請求項１又は請求項２に記載のカメラのキャリブレーション装置と、
前記第１実基準点を含む第１撮像範囲を撮像し、前記第１画像データを出力する第１カメラと、
前記第２実基準点を含む第２撮像範囲を撮像し、前記第２画像データを出力する第２カメラと、
を備えるカメラのキャリブレーションシステム。
前記第１実基準点を含む第１撮像範囲を撮像し、前記第１画像データを出力する第１カメラと、
前記第２実基準点を含む第２撮像範囲を撮像し、前記第２画像データを出力する第２カメラと、
を備えるカメラのキャリブレーションシステム。
【請求項12】
請求項１１に記載のカメラのキャリブレーションシステムであって、
前記第１カメラは、第１レールを撮像可能な状態で鉄道車両に支持され、
前記第２カメラは、前記第１レールと並行な第２レールを撮像可能な状態で前記鉄道車両に支持されている、カメラのキャリブレーションシステム。
前記第１カメラは、第１レールを撮像可能な状態で鉄道車両に支持され、
前記第２カメラは、前記第１レールと並行な第２レールを撮像可能な状態で前記鉄道車両に支持されている、カメラのキャリブレーションシステム。
【請求項13】
請求項１２に記載のカメラのキャリブレーションシステムであって、
前記第１カメラは、前記第１レールに位置付された第１基準ピンを前記第１実基準点として撮像し、
前記第２カメラは、前記第２レールに位置付された第２基準ピンを前記第２実基準点として撮像する、カメラのキャリブレーションシステム。
前記第１カメラは、前記第１レールに位置付された第１基準ピンを前記第１実基準点として撮像し、
前記第２カメラは、前記第２レールに位置付された第２基準ピンを前記第２実基準点として撮像する、カメラのキャリブレーションシステム。
【請求項14】
第１基準点と前記第１基準点とは異なる第２基準点とを含む画像データを取得し、
実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点と対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報を取得し、
第１パラメータ群を用いて前記画像データの前記第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と、第２パラメータ群を用いて前記画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション方法。
実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点と対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報を取得し、
第１パラメータ群を用いて前記画像データの前記第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と、第２パラメータ群を用いて前記画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション方法。
【請求項15】
請求項１４に記載のカメラのキャリブレーション方法であって、
前記画像データとして、前記第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる前記第２基準点を含む第２画像データとを取得する、カメラのキャリブレーション方法。
前記画像データとして、前記第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる前記第２基準点を含む第２画像データとを取得する、カメラ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】
この開示は、カメラのキャリブレーションを行う技術に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、２つのカメラによって、共通する複数の校正点を撮像することによって、キャリブレーションを行う技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８‐１７９９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、複数のカメラに対して、別々にキャリブレーションを行うと、誤差が積算されてしまい、カメラ間での相対的な位置誤差が拡大する可能性がある。
【0005】
特許文献１に記載の技術によると、２つのカメラに対して、共通する複数の校正点を基準にしてキャリブレーションを行うことができる。しかしながら、２つのカメラの撮像範囲が異なる場合には、適用できない。
【0006】
そこで、本開示は、異なる撮像範囲の間で相対的な位置誤差を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、カメラのキャリブレーション装置は、第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる第２基準点を含む第２画像データとが入力される画像入力部と、実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、前記第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、前記第２画像データを前記実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部と、を備え、前記処理部は、前記第１画像データと前記第２画像データと前記実空間基準位置情報とに基づいて、前記第１画像データの前記第１基準点を前記実座標系に変換した第１変換位置と前記第２画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する。
【0008】
また、上記課題を解決するため、カメラのキャリブレーション方法は、第１基準点と前記第１基準点とは異なる第２基準点とを含む画像データを取得し、実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点と対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報を取得し、第１パラメータ群を用いて前記画像データの前記第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と、第２パラメータ群を用いて前記画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する。
【発明の効果】
【0009】
このキャリブレーション装置によると、異なる撮像範囲の間で相対的な位置誤差を改善できる。
【0010】
また、キャリブレーション方法によっても、異なる撮像範囲の間で相対的な位置誤差を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
｛第１実施形態｝
以下、第１実施形態に係るカメラのキャリブレーション装置、カメラのキャリブレーションシステム及びカメラのキャリブレーション方法について説明する。
以下、第１実施形態に係るカメラのキャリブレーション装置、カメラのキャリブレーションシステム及びカメラのキャリブレーション方法について説明する。
【0013】
【0014】
キャリブレーションシステム２０は、キャリブレーション装置５０と、第１カメラ３０Ａと、第２カメラ３０Ｂとを備える。
【0015】
第１カメラ３０Ａ及び第２カメラ３０Ｂは、鉄道車両１０によって支持されていてもよい。鉄道車両１０は、第１レール１２Ａ及び第２レール１２Ｂを含む軌道を走行する車両である。第１レール１２Ａ及び第２レール１２Ｂは、地上等に枕木等を介して並行状態で敷設される。第１レール１２Ａ及び第２レール１２Ｂは、高架橋等によって地上よりも上の位置に設けられていてもよい。軌道は、地下に掘られたトンネル内に設けられていてもよい。
【0016】
第１カメラ３０Ａは、第１レール１２Ａを撮像可能な状態で鉄道車両１０によって支持されている。第２カメラ３０Ｂは、第２レール１２Ｂを撮像可能な状態で鉄道車両１０に支持されている。よって、第１カメラ３０Ａと第２カメラ３０Ｂとは、互いに異なる撮像範囲を撮像する。第１カメラ３０Ａから出力される第１画像データと、第２カメラ３０Ｂから出力される第２画像データとは、互いに異なる撮像範囲を撮像したデータである。ここで、互いに異なる撮像範囲とは、撮像範囲が一致しない場合をいい、従って、撮像範囲が部分的に重複する場合と、撮像範囲が全く重複しない場合とを含む。本実施形態に係るキャリブレーションは、撮像範囲が全く重複しない場合にも適用可能である。
【0017】
第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとは鉄道車両１０の下側で離れて位置している。このため、第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとを、別々のカメラ３０Ａ、３０Ｂによって撮像することで、第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとを単一の広角カメラで撮像する場合と比較して、ひずみの少ない画像が得られる可能性がある。
【0018】
カメラ３０Ａ、３０Ｂは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサを含むカメラである。第１カメラ３０Ａは、鉄道車両１０の下部において、中心軸が第１レール１２Ａを向くように支持されてもよい。第２カメラ３０Ｂは、鉄道車両１０の下部において、中心軸が第２レール１２Ｂを向くように支持されてもよい。カメラ３０Ａ、３０Ｂの中心軸がレール１２Ａ、１２Ｂを向くことで、撮像画像におけるレール１２Ａ、１２Ｂのひずみが少なくなる。
【0019】
第１画像データに写り込んだ第１レール１２Ａの表面形状の像に対して、予め設定された第１パラメータ群によって定義される射影変換がなされることで、実空間における第１レール１２Ａの表面形状の位置が演算される。同様に、第２画像データに写り込んだ第２レール１２Ｂの表面形状の像に対して、予め設定された第２パラメータ群によって定義される射影変換がなされることで、実空間における第２レール１２Ｂの表面形状の位置が演算される。
【0020】
実空間における第１レール１２Ａの表面形状の位置と第２レール１２Ｂの表面形状の位置とに基づいて、第１レール１２Ａの第２レール１２Ｂとの位置関係が把握され得る。例えば、第１レール１２Ａの第２レール１２Ｂとの間隔が把握され得る。
【0021】
上記第１パラメータ群及び第２パラメータ群は、例えば、次のキャリブレーション処理によって求められる。
【0022】
図２はキャリブレーション中におけるキャリブレーションツール１６Ａと第１カメラ３０Ａとの位置関係を示す説明図である。図１及び図２に示すように、第１レール１２Ａ及び第２レール１２Ｂのそれぞれに、キャリブレーションツール１６Ａ、１６Ｂが位置付される。
【0023】
キャリブレーションツール１６Ａは、ベース１７Ａと、第１基準ピン１８Ａとを含む。第１基準ピン１８Ａの数は任意である。後述する８つのパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２を求めるためには、キャリブレーションツール１６Ａは、第１基準ピン１８Ａを４つ以上備えるとよい。
【0024】
ベース１７Ａは、複数の第１基準ピン１８Ａを、相対的に位置決めした状態で支持する。ここでは、ベース１７Ａは、細長い板状に形成されている。ベースの形状は特に限定されず、その他の形状、例えば、直方体形状に形成されていてもよい。
【0025】
ベース１７Ａは、位置決め凹部１７Ａｈを含む。ここでは、ベース１７Ａの長手方向中間部の下部に、位置決め凹部１７Ａｈが形成されている。位置決め凹部１７Ａｈは、下方に開口する凹状に形成されている。位置決め凹部１７Ａｈの幅は、第１レール１２Ａの上部分の幅と同じか当該幅よりも大きい。第１レール１２Ａの上部分を位置決め凹部１７Ａｈ内に配置することができる。ベース１７Ａを第１レール１２Ａの延在方向に対して直交させた姿勢で、位置決め凹部１７Ａｈに第１レール１２Ａの上部分が配置される。これにより、第１レール１２Ａの頂部が位置決め凹部１７Ａｈの奥側の下向き面に接触し、上下方向において、第１レール１２Ａに対するベース１７Ａの位置決めがなされる。また、第１レール１２Ａの頂部の一方側の側縁が、位置決め凹部１７Ａｈの一方側の側縁に押し当てられる。これにより、第１レール１２Ａの幅方向において、第１レール１２Ａに対するベース１７Ａの位置決めがなされる。
【0026】
ベース１７Ａは、他の物体を介して第１レール１２Ａに位置付けられてもよい。例えば、ベース１７Ａは、鉄道車両１０に対して位置付けられてもよい。鉄道車両１０は、車輪を介して第１レール１２Ａに接しているので、ベース１７Ａは、鉄道車両１０を介して第１レール１２Ａに位置付けられる。
【0027】
上記のように、ベース１７Ａが直接又は間接的に第１レール１２Ａに位置付けられることで、複数の第１基準ピン１８Ａも、第１レール１２Ａに対して位置付けられる。
【0028】
キャリブレーションツール１６Ｂも、キャリブレーションツール１６Ａと同様に、ベース１７Ｂと、第２基準ピン１８Ｂとを含む。キャリブレーションツール１６Ｂは、第１基準ピン１８Ｂを１つのみ有して入れもよいし、複数有していてもよい。
【0029】
キャリブレーションツール１６Ａにおける第１基準ピン１８Ａの位置と、キャリブレーションツール１６Ｂにおける第２基準ピン１８Ｂの位置とは、ミラー対象の関係にあってもよいし、同じ位置関係であってもよいし、相互に無関係な位置関係であってもよい。
【0030】
キャリブレーションツール１６Ａとキャリブレーションツール１６Ｂとは、連結部１６Ｃを介して連結されていてもよい。キャリブレーションツール１６Ａとキャリブレーションツール１６Ｂとが連結されていれば、実空間において、第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの相対的な位置関係が一定に保たれ易い。
【0031】
キャリブレーションツール１６Ａを利用したキャリブレーションの例について説明する。
【0032】
スリット光源１９からのスリット光Ｌが複数の第１基準ピン１８Ａに対して照射される。スリット光源１９は、例えば、発光ダイオード、電球等の光源と、光源からの光をスリット状の孔によってスリット状に制限する光通過制限部等によって構成される。スリット光Ｌが複数の第１基準ピン１８Ａに照射されると、複数の第１基準ピン１８Ａのそれぞれにスリット光Ｌによる輝線Ｒが表れる。
【0033】
第１カメラ３０Ａは、複数の第１基準ピン１８Ａに照射されたスリット光Ｌによる輝線Ｒを撮像する。第１カメラ３０Ａは、スリット光源１９とは異なる位置から、複数の基準ピン１８Ａ、１８Ｂ上の輝線Ｒを撮像可能な位置に設けられている。
【0034】
第１基準ピン１８Ａは、実空間における第１実基準点の一例である。第１カメラ３０Ａは、当該第１基準ピン１８Ａを少なくとも１つ含む第１撮像範囲Ｅ１を撮像し、第１画像データを出力する。また、第１画像データには、第１基準ピン１８Ａに照射された輝線Ｒが写り込んでいる。第１画像データに含まれる輝線Ｒは、第１基準点の一例である。複数の第１基準ピン１８Ａのそれぞれは、複数の輝線Ｒのそれぞれに、１対１で対応付けられる。なお、第１基準ピン１８Ａの位置は、ＸＹ平面における第１基準ピン１８Ａの中心座標によって表現されてもよい。なお、Ｚ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の例が後に説明される。以下、第１基準ピン１８Ａ又は第２基準ピン１８Ｂの位置は、座標として表現されることがある。第１基準ピン１８Ａの中心座標は、ＸＹ平面における第１基準ピン１８Ａの投影形状の幾何中心であってもよい。また、輝線Ｒの位置は、第１画像データ３１Ａ又は第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒの中心座標によって表現されてもよい。輝線Ｒの中心座標は、第１画像データにおける当該輝線Ｒの幾何中心であってもよい。以下、輝線Ｒの位置は、輝線Ｒの座標として表現されることがある。
【0035】
鉄道車両１０を前提としてキャリブレーションを行う場合、スリット光源１９及び第１カメラ３０Ａは、鉄道車両１０によって支持されていることが想定され得る。
【0036】
第１基準ピン１８Ａに対するスリット光源１９及び第１カメラ３０Ａの位置関係の一例について説明する。なお、説明の便宜上、レール１２Ａ、１２Ｂの幅方向をＸ方向、レール１２Ａ、１２Ｂの高さ方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向という場合がある。Ｚ方向はレール１２Ａ、１２Ｂの延在方向である。
【0037】
第１カメラ３０Ａ及び光源１９は、第１レール１２Ａよりも上に位置している。第１カメラ３０Ａ及び光源１９は、Ｚ方向において離れた位置に設けられている。
【0038】
複数の第１基準ピン１８Ａの実座標と、第１カメラ３０Ａによって撮像された第１画像データにおける輝線Ｒの位置とに基づいて、第１画像データ上の座標を、実座標に射影変換するためのパラメータ群が求められ得る。
【0039】
すなわち、ベース１７Ａに対してスリット光源１９及び第１カメラ３０Ａが一定の位置及び姿勢で支持されているとすると、ベース１７Ａに対して一定位置で支持された複数の第１基準ピン１８Ａと、スリット光源１９及び第１カメラ３０Ａとの位置関係も一定である。第１カメラ３０Ａで撮像された第１画像データにおける輝線Ｒの座標は、第１基準ピン１８Ａと、スリット光源１９及び第１カメラ３０Ａの位置関係によって定まる。また、キャリブレーションを行う際には、第１基準ピン１８Ａは第１レール１２Ａに位置付けられているため、第１基準ピン１８Ａの実空間における実座標は、既知情報とすることができる。そこで、複数の第１基準ピン１８Ａの実座標と、第１画像データにおける輝線Ｒの座標とに基づいて、第１画像データ上の座標を、実座標に射影変換するためのパラメータ群が求められ得る。このように、スリット光を対象物に照射し、そのスリット光を撮像して対象物の立体的形状を測定する処理は、光切断法の適用の一例である。
【0040】
上記と同様に、複数の第２基準ピン１８Ｂの実座標と、第２カメラ３０Ｂによって撮像された第２画像データにおける輝線Ｒの位置とに基づいて、第２画像データ上の座標を、実座標に射影変換するためのパラメータ群が求められ得る。
【0041】
なお、上記と同様に、第２基準ピン１８Ｂは、実空間における第２実基準点の一例であり、第２カメラ３０Ｂは、当該第２基準ピン１８Ｂを少なくとも１つ含む第２撮像範囲Ｅ２を撮像し、第２画像データを出力する。また、第２画像データには、第２基準ピン１８Ｂに照射された輝線Ｒが写り込んでいる。第２画像データに含まれる輝線Ｒは、第２基準点の一例である。複数の第２基準ピン１８Ｂのそれぞれは、複数の輝線Ｒのそれぞれに、１対１で対応付けられる。上記のように、第２基準ピン１８Ｂは、第１基準ピン１８Ａとは異なる場所に位置する。従って、第２画像データにおける輝線Ｒは、第２画像データにおける輝線Ｒとは異なっている。
【0042】
ここで、第１レール１２Ａの第２レール１２Ｂとの位置関係に基づいて、軌道の状態が監視される場合が想定される。第１画像データ上の座標を、実座標に射影変換するためのパラメータ群と、第２画像データ上の座標を、実座標に射影変換するためのパラメータ群とが別々に求められていると、誤差が積算されてしまい、第１レール１２Ａの第２レール１２Ｂとの位置関係が正確に求められない可能性がある。
【0043】
そこで、次に説明するキャリブレーション装置５０及びキャリブレーション方法によって、第１レール１２Ａの第２レール１２Ｂとの位置関係をより正確に求めることができる、パラメータ群が求められる。
【0044】
図３はキャリブレーション装置５０を示すブロック図である。
【0045】
上記第１カメラ３０Ａ及び第２カメラ３０Ｂで撮像されることによって得られた第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂは、データ収集装置３４に出力される。データ収集装置３４は、フラッシュメモリ又は磁気記憶装置等によって構成される記憶装置３５を備えており、当該記憶装置３５に第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂが記憶される。
【0046】
キャリブレーション装置５０は、ＣＰＵ等のプロセッサ５２、記憶装置５４、入出力インターフェース５６、通信インターフェース５８等を含むキャリブレーション処理部５１を備える。キャリブレーション処理部５１は、例えば、コンピュータによって構成される。
【0047】
通信インターフェース５８は、データ収集装置３４と通信を行う通信回路である。通信インターフェース５８は、データ収集装置３４と無線通信を行ってもよいし、有線通信を行ってもよい。通信インターフェース５８は、第１画像データ３１Ａと第２画像データ３１Ｂとが入力される画像入力部の一例である。
【0048】
画像入力部がデータ収集装置３４と通信を行う通信回路であることは必須ではない。例えば、データ収集装置３４に記憶された第１画像データ３１Ａと第２画像データ３１Ｂとが可搬性のある記憶媒体に記憶されてもよい。可搬性のある記憶媒体は、例えば、ＵＳＢメモリ等の小型フラッシュメモリ又は光ディスク等であってもよい。この場合、画像入力部は、当該記憶媒体の情報を読込む記録媒体読取装置であってもよい。
【0049】
入出力インターフェース５６は、外部との間でデータを入出力するための入出力回路である。入出力インターフェース５６は、第１実基準点としての第１基準ピン１８Ａと第２実基準点としての第２基準ピン１８Ｂとに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部の一例であってもよい。例えば、実空間における第１基準ピン１８ＡのＸＹ座標と第２基準ピン１８ＢのＸＹ座標とを含む実座標データ５６Ｄが実空間基準位置情報として入出力インターフェース５６を介して本キャリブレーション装置５０に入力されてもよい。実座標データ５６Ｄは、事前にテーブルデータの形式で準備されたデータであってもよいし、利用者によってキーボード等の入力装置によって入力されてもよい。
【0050】
入出力インターフェース５６に、複数のスイッチを有するキーボード５６ａ、又は、マウス等の座標入力装置５６ｂが接続されていてもよい。キーボード５６ａ、又は、座標入力装置５６ｂが利用されることで、利用者からの諸指示が受付けられる。例えば、キーボード５６ａ、又は、座標入力装置５６ｂを通じて、利用者によって、第１画像データ３１Ａと第２画像データ３１Ｂとにおける輝線Ｒの位置が指定され得る。また、利用者によって、第１画像データ３１Ａと第２画像データ３１Ｂとにおける輝線Ｒが、第１基準ピン１８Ａ又は第２基準ピン１８Ｂに対応付けられ得る。
【0051】
プロセッサ５２は、回路構成を含む。
【0052】
記憶装置５４は、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid-state drive）等の不揮発性記憶装置によって構成されている。記憶装置５４には、例えば、プログラム５４ａ、第１画像データ３１Ａ、第２画像データ３１Ｂ、基準点データ５４ｂ、実座標データ５６Ｄ及びパラメータ群Ｐｒが記憶されている。プログラム５４ａに、プロセッサ５２が処理部としての機能を実現するための処理が記述されている。基準点データ５４ｂは、第１基準点及び第２基準点である輝線Ｒの座標と、各輝線Ｒを実基準点データである第１基準ピン１８Ａ及び第２基準ピン１８Ｂに対応付けた情報とを含む。基準点データ５４ｂの生成例については後述される。パラメータ群Ｐｒは、処理の結果、求められた第１パラメータ群及び第２パラメータ群を含む。
【0053】
プロセッサ５２が、記憶装置５４等に保存されたプログラム５４ａに記述された処理を実行することによって、第１画像データ３１Ａを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、第２画像データ３１Ｂを実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部としての機能が実行される。
【0054】
より具体的には、プロセッサ５２は、第１画像データ３１Ａと前記第２画像データ３１Ｂと実座標データ５６Ｄとに基づいて、第１画像データ３１Ａの輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第１変換位置と第２画像データ３１Ｂの輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における第１基準ピン１８Ａの座標と第２基準ピン１８Ｂの座標との位置関係に適合するように、第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する処理を実行する。
【0055】
ここで、位置関係とは、複数の位置の相対的な位置関係である。例えば、２つの位置の関係については、一方の位置を基準にして他方の位置が変動すれば値が変り得るパラメータによって定義され得る。例えば、２つの位置を示す座標の距離、高低差、内積、外積等によって定義されてもよい。本実施形態では、位置関係が距離である例が中心に後に説明される。
【0056】
本実施形態では、プロセッサ５２は、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する前に、第１変換位置が実空間における第１基準ピン１８Ａの位置に適合するように、第１初期パラメータ群を求めると共に、第２変換位置が実空間における第２基準ピン１８Ｂの位置に適合するように、第２初期パラメータ群を求める。そして、これらの第１初期パラメータ群と第２初期パラメータ群とを用いて、上記第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。
【0057】
よって、プロセッサ５２は、第１初期パラメータ群及び第２初期パラメータ群を求める初期パラメータ演算処理部５２ａとしての機能と、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを求めるパラメータ演算処理部５２ｂとしての機能を有している。
【0058】
プロセッサ５２は、１つであってもよいし、複数であってもよい。複数のプロセッサ５２は、１つのコンピュータに組込まれていてもよい。複数のプロセッサ５２が、複数のコンピュータに組込まれており、複数のコンピュータが上記パラメータを求める処理部としての処理を分散して行ってもよい。
【0059】
キャリブレーション装置５０は、表示装置６０を備えてもよい。表示装置６０は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro-luminescence）表示装置等であってもよい。表示装置６０として、スマートフォン、タブレット端末又はラップトップコンピュータ等に設けられた表示装置等が用いられてもよい。表示装置６０は、入出力インターフェース５６を介してキャリブレーション処理部５１に接続されてもよい。
【0060】
表示装置６０には、パラメータ群の適用によって特定された位置関係情報が表示されてもよい。位置関係情報の例が後に説明される。表示装置６０に、第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂが表示されてもよい。この場合、利用者が、表示された第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂを見て、キーボード５６ａ又は座標入力装置５６ｂを操作することで、当該第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒの位置及び基準ピン１８Ａ、１８Ｂの対応付け情報が入力されてもよい。
【0061】
キャリブレーション装置５０における処理例について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【0062】
構成処理開始後、ステップＳ１ａ、Ｓ１ｂにおいて、第１画像データ３１Ａ、第２画像データ３１Ｂが読込まれる。第１画像データ３１Ａには複数の第１基準点として複数の輝線Ｒの画像が含まれており、第２画像データ３１Ｂにも複数の第２基準点として複数の輝線Ｒの画像が含まれている。
【0063】
次ステップＳ２において、第１画像データ３１Ａ、第２画像データ３１Ｂにおける基準点座標が特定される。基準点の座標は、上記輝線Ｒの座標である。また、基準点と実基準点との対応付けがなされる。基準点と実基準点との対応付けは、第１画像データ３１Ａ、第２画像データ３１Ｂにおける各輝線Ｒを、基準ピン１８Ａ、１８Ｂに対応付けることによってなされる。
【0064】
例えば、基準点座標の特定と、基準点と実基準点との対応付けは、利用者の入力を受付けることによってなされてもよい。例えば、表示装置６０に第１画像データ３１Ａが表示される。利用者が座標入力装置５６ｂを利用して、ポインタアイコンの位置を輝線Ｒの位置に一致させることで、輝線Ｒの位置が指定される。指定された位置の座標が当該輝線Ｒの座標として受付けられる。輝線Ｒの位置指定にあわせて、利用者が、キーボード５６ａ等を利用して基準点と実基準点との対応付け情報を入力する。例えば、基準ピン１８Ａ、１８ＢにＰ（ｎ）等の識別符号が割当てられているとする。ｎは、基準ピン１８Ａ、１８Ｂに固有の番号である。利用者が、輝線Ｒの位置指定にあわせて、識別符号を入力することで、基準点と実基準点との対応付け情報が入力される。
【0065】
各輝線Ｒ及び両方の第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂに対して上記処理を繰返していくことで、基準点座標の特定と、基準点と実基準点との対応付けがなされる。基準点座標のデータと、基準点と実基準点との対応付けデータとが、基準点データ５４ｂとして記憶装置５４に記憶される。
【0066】
上記処理は、画像認識処理等によって自動でなされてもよい。例えば、第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂにおいてパターンマッチング処理を行って、第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂに写り込んだ輝線Ｒの位置を認識してもよい。また、第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂに写り込んだ輝線Ｒの位置は、基準ピン１８Ａ、１８Ｂの位置、光源１９及びカメラ３０Ａ、３０Ｂの位置関係に基づく理想的な位置の近くに位置すると考えられる。このため、第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂに写り込んだ輝線Ｒの位置が、写り込んだ輝線Ｒの理想的な位置のいずれに近いかを判断することによって、いずれの基準ピン１８Ａ、１８Ｂに対応付けられるかが判断されてもよい。
【0067】
この後、ステップＳ３ａ、Ｓ３ｂにおいて、記憶装置５４に記憶された実座標データ５６Ｄから第１実基準点の座標データと第２実基準点の座標データとが読込まれる。第１実基準点の座標データと第２実基準点の座標データとは、例えば、第１基準ピン１８Ａの座標データ及び第２基準ピン１８Ｂの座標データである。
【0068】
次ステップＳ４ａ、Ｓ４ｂにおいて、単体のカメラ３０Ａ及び単体のカメラ３０Ｂのそれぞれに対する校正処理がなされる。
【0069】
単体のカメラ３０Ａに対する校正処理は、初期パラメータ群演算処理を含む。
【0070】
初期パラメータ群演算処理は、第１画像データ３１Ａを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、第２画像データ３１Ｂを実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを決定する前に、第１初期パラメータ群と第２初期パラメータ群とを求める処理である。第１初期パラメータ群は、第１画像データ３１Ａの輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第１変換位置が、実空間における第１基準ピン１８Ａの位置に適合するように求められる。第２初期パラメータ群は、第２画像データ３１Ｂの輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第２変換位置が、実空間における第２基準ピン１８Ｂの位置に適合するように求められる。
【0071】
より具体的に説明する。図５は第１基準ピン１８Ａ及び第２基準ピン１８Ｂの実座標と、第１画像データ３１Ａ又は第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒの座標（ｘ、ｙ）との関係を示す説明図である。第１基準ピン１８Ａ及び第２基準ピン１８Ｂの実座標は、Ｘｗ軸とＹｗ軸とを有する世界座標系で表現される。第１画像データ３１Ａ及び第２画像データ３１Ｂのそれぞれおける輝線Ｒの座標は、ｘ軸とｙ軸とを有するカメラ座標系で表現される。
【0072】
第１基準ピン１８Ａの実座標（Ｘ，Ｚ）と、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標（ｘ，ｙ）とすると、両者の関係は、次の数１のように表現される。数１は射影変換を示す式である。
【0073】
【数1】
【0074】
ここで、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２は、パラメータであり、ｈは定数である。Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、１を行列成分とする行列Ｔは、実空間における第１基準ピン１８Ａの座標（Ｘ、Ｙ）を、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標（ｘ、ｙ）に射影変換する行列である。逆行列Ｔ－１は、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標（ｘ、ｙ）を、実空間における第１基準ピン１８Ａの座標（Ｘ、Ｙ）に射影変換する行列である。よって、行列Ｔの成分Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２は、第１画像データ３１Ａを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群又は第１初期パラメータ群を表現すると把握可能である。
【0075】
そして、逆行列Ｔ－１による第１変換位置が、実空間における第１基準ピン１８Ａの位置に適合するように、パラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２が演算され、演算結果が、第１初期パラメータ群として決定される。
【0076】
具体的には、第１基準ピン１８Ａの座標（Ｘ、Ｙ）に対応付けられた第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標（ｘ、ｙ）の組合せが４組あれば、８つのパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２が特定され得る。
【0077】
第１基準ピン１８Ａの座標（Ｘ、Ｙ）に対応付けられた第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標（ｘ、ｙ）の組合せが４組を超える場合、輝線Ｒの射影変換によって求められた第１変換位置と実空間における第１基準ピン１８Ａの位置との位置誤差の合計値を最小化する最小二乗法によって８つのパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２が特定されてもよい。
【0078】
単体のカメラ３０Ｂに対しても、同様に、校正処理として初期パラメータ群演算処理がなされる。
【0079】
次のＳ５ａにおいて、ステップＳ４ａにおいて特定されたパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２が第１カメラ３０Ａで撮影された第１画像データ３１Ａ用の第１初期パラメータ群として設定される。
【0080】
同様に、Ｓ５ｂにおいて、ステップＳ４ｂにおいて特定されたパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２が第２カメラ３０Ｂで撮影された第２画像データ３１Ｂ用の第２初期パラメータ群として設定される。
【0081】
次ステップＳ６において複数カメラ校正処理が実行される。
【0082】
すなわち、ステップＳ４ａ、Ｓ５ａにおいては、主に第１カメラ３０Ａの特性に応じて第１初期パラメータ群が求められており、ステップＳ４ｂ、Ｓ５ｂにおいては、第２カメラ３０Ｂの特性に応じて第２初期パラメータ群が求められている可能性がある。
【0083】
ステップＳ６においては、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第１変換位置と、第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの位置関係に適合するように、第１初期パラメータ群及び第２パラメータ群を決定する。
【0084】
本実施形態では、位置関係は距離である。より具体的には、第１変換位置と第２変換位置との距離が、実空間における第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの距離Ｄに適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とが決定される。また、複数の位置関係の組合せに基づき、第１パラメータ群と第２パラメータ群とが決定される。
【0085】
より具体的には、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒを射影変換して第１変換位置を求める。また、第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒを射影変換して第２変換位置を求める。そして、第１変換位置と第２変換位置との距離を求める。当該距離は、上記第１画像データ３１Ａ用の８つのパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２と、第２画像データ３１Ｂ用の８つのパラメータＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、つまり、１６個のパラメータよって表現される。
【0086】
上記１６個のパラメータを、最適化することによって、第１カメラ３０Ａ及び第２カメラ３０Ｂについて同時最適化がなされる。
【0087】
具体的には、基準点データ５４ｂ及び実座標データ５６Ｄに基づき、距離演算対象である第１画像データ３１Ａの輝線Ｒに対応付けられた第１基準ピン１８Ａの座標と、距離演算対象である第２画像データ３１Ｂの輝線Ｒに対応付けられた第２基準ピン１８Ｂの座標とを特定する。そして、図５に示されるように、実空間における第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの距離Ｄを演算する。なお、距離Ｄは、実空間における第１基準ピン１８Ａの座標と第２基準ピン１８Ｂの座標に基づいて演算されてもよいし、当該距離Ｄが予め情報として入力され、記憶されていてもよい。
【0088】
そして、第１変換位置と第２変換位置との距離と、実空間における第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの距離との誤差の二乗を演算する。
【0089】
上記演算を、第１画像データ３１Ａにおける輝線Ｒと第２画像データ３１Ｂにおける輝線Ｒとの組合せ複数に対して行い、距離の誤差の二乗和を求める。
【0090】
この位置誤差の合計値を最小化する最小二乗法によって上記１６のパラメータが求められる。
【0091】
最適化方法としては、例えば、非線形最適化法の一例であるLevenberg-Marquardt法が採用されてもよい。最適化処理は、その他、ガウスニュートン法等によってなされてもよい。
【0092】
最適化を行う際の初期値として、上記第１初期パラメータ群及び第２初期パラメータ群が採用されるとよい。これにより、例えば、局所最適解を求めてしまったり、計算に時間を要するといったりする事態が抑制される。
【0093】
なお、第１初期パラメータ群及び第２初期パラメータ群を利用して最適化を行うことは必須ではない。よって、ステップＳ４ａ、Ｓ４ｂ、Ｓ５ａ、Ｓ５ｂの処理は省略されてもよい。
【0094】
なお、本実施形態では、２つのカメラ３０Ａ、３０Ｂを想定した例が説明されている。３つ以上のカメラについても、上記と同様に、キャリブレーションを行うことができる。この場合、例えば、基準ピン間の距離の組合せを増やすとよい。
【0095】
ステップＳ７ａにおいて、求められた１６のパラメータのうち第１画像データ３１Ａ用のパラメータ群が第１パラメータ群として設定され、ステップＳ７ｂにおいて、第２画像データ３１Ｂ用のパラメータ群が第２パラメータ群として設定される。
【0096】
これにより、校正処理が終了する。
【0097】
求められた第１パラメータ群及び第２パラメータ群は、カメラ３０Ａ、３０Ｂを用いて、当該カメラ３０Ａ、３０Ｂで撮像された画像データに基づいて、実空間の位置情報を把握する用途に供され得る。
【0098】
第１パラメータ群及び第２パラメータ群は、第２実施形態のように、キャリブレーション装置自体で利用されてもよいし、他のコンピュータにおいて、第１測定対象物と第２測定対象物との位置関係を演算するためのパラメータとして利用されてもよい。
【0099】
以上のように構成されたキャリブレーション装置５０及びキャリブレーション方法によると、キャリブレーション処理部５１は、第１画像データ３１Ａの第１基準点である輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第１変換位置を求めると共に、第２画像データ３１Ｂの第２基準点である輝線Ｒの座標を実座標系に変換した第２変換位置を求める。そして、第１変換位置と第２変換位置との位置関係が、実空間における第１実基準点である第１基準ピン１８Ａと第２実基準点である第２基準ピン１８Ｂとの位置関係に適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。このため、カメラ３０Ａ、３０Ｂが別々に第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとを撮像しても、キャリブレーションを実行できる。よって、複数のカメラ３０Ａ、３０Ｂの撮像範囲が互いに異なる場合でも、複数のカメラ３０Ａ、３０Ｂの間での相対的な位置誤差を改善できる。
【0100】
特に、第１変換位置と第２変換位置との距離が、実空間における第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの距離に適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。このため、第１画像データ３１Ａに写り込む対象物と第２画像データ３１Ｂに写り込む対象物との距離をより正確に求めることができるように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定できる。例えば、レール１２Ａ、１２Ｂ間の距離をより正確に検出するのに適する。
【0101】
また、第１画像データ３１Ａが第１基準点としての輝線Ｒを複数含み、第２画像データ３１Ｂが第２基準点としての輝線Ｒを複数含む。そして、キャリブレーション処理部５１は、第１変換位置と第２変換位置との位置関係と、第１基準ピン１８Ａと第２基準ピン１８Ｂとの位置関係との複数の組合せに基づいて、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。このため、第１パラメータ群と第２パラメータ群とをより適切に決定できる。
【0102】
また、キャリブレーション処理部５１は、上記位置関係の誤差を最小化するアルゴリズムによって、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定することができる。
【0103】
キャリブレーション処理部５１は、射影変換を行って第１変換位置及び第２変換位置を求めることで、当該射影変換に用いるパラメータを求めることで、キャリブレーションできる。
【0104】
キャリブレーション処理部５１は、上記位置関係の誤差を最小化するアルゴリズムを適用する際に、単体カメラ３０Ａ、３０Ｂの校正処理によって求めた第１初期パラメータ群及び第２初期パラメータ群を利用することで、より適切なパラメータ群を迅速に決定できる。
【0105】
また、第１カメラ３０Ａ及び第２カメラ３０Ｂを備えるキャリブレーションシステム２０によると、当該カメラ３０Ａ、３０Ｂを用いてキャリブレーションできる。
【0106】
この場合に、第１カメラ３０Ａが、第１レール１２Ａを撮像可能な状態で鉄道車両１０に支持され、第２カメラ３０Ｂが、第２レール１２Ｂを撮像可能な状態で鉄道車両１０に支持されていると、鉄道車両１０が走行する第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとの位置関係を正確に把握するのに適するキャリブレーションが実施される。
【0107】
さらに、この場合、第１カメラ３０Ａは、第１レール１２Ａに位置付された第１基準ピン１８Ａを第１実基準点として撮像し、第２カメラ３０Ｂは、第２レール１２Ｂに位置付された第２基準ピン１８Ｂを第２実基準点として撮像する。これにより、第１レール１２Ａ及び第２レール１２Ｂに対して第１実基準点及び第２実基準点を正確に設定し易い。これにより、鉄道車両１０が走行する第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとの位置関係を正確に把握するのに適するキャリブレーションが実施される。
【0108】
｛第２実施形態｝
第２実施形態に係るキャリブレーション装置１５０について説明する。図６はキャリブレーション装置１５０が適用されたキャリブレーションシステム１２０を示すブロック図であり、図７はキャリブレーション装置１５０を示すブロック図である。なお、本第２実施形態の説明において、第１実施形態で説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
第２実施形態に係るキャリブレーション装置１５０について説明する。図６はキャリブレーション装置１５０が適用されたキャリブレーションシステム１２０を示すブロック図であり、図７はキャリブレーション装置１５０を示すブロック図である。なお、本第２実施形態の説明において、第１実施形態で説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【0109】
このキャリブレーション装置１５０は、第１実施形態で説明されたキャリブレーション装置５０の構成に加え、決定された第１パラメータ群及び第２パラメータ群に基づき、第１測定対象物と第２測定対象物との位置関係を示す位置関係データを求め、当該位置関係データに基づく位置関係情報を表示する機能を有する。
【0110】
すなわち、通信インターフェース５８には、第１測定対象物が写り込んだ第１測定対象画像データ１３１Ａと第２測定対象物が写り込んだ第２測定対象画像データ１３１Ｂとが入力される。本実施形態では、第１カメラ３０Ａは第１レール１２Ａを撮影し、第２カメラ３０Ｂは第２レール１２Ｂを撮影する。カメラ３０Ａ、３０Ｂは、レール１２Ａ、１２Ｂを上方から撮影しているため、第１測定対象画像データ１３１Ａ及び第２測定対象画像データ１３１Ｂには、レール１２Ａ、１２Ｂの頂部が写り込んでいることが想定される。上記と同様に、スリット光源１９からのスリット光がレール１２Ａ、１２Ｂに照射されていることが好ましい。なお、図６及び図７において、第１測定対象画像データ及び第２測定対象画像データは、それぞれ単に第１画像データ及び第２画像データと記載されている。
【0111】
第１カメラ３０Ａから第１測定対象画像データ１３１Ａが出力され、第２カメラ３０Ｂから第２測定対象画像データ１３１Ｂが出力され、これらのデータ１３１Ａ、１３１Ｂが通信インターフェース５８を介してキャリブレーション処理部５１に対応するキャリブレーション処理部１５１に入力される。通信インターフェース５８は、第１測定対象画像データ１３１Ａと第２測定対象画像データ１３１Ｂとが入力される測定対象画像入力部の一例である。
【0112】
キャリブレーション処理部１５１は、第１測定対象画像データ１３１Ａに第１パラメータ群を適用すると共に、第２測定対象画像データ１３１Ｂに第１パラメータ群を適用して、第１測定対象物である第１レール１２Ａと第２測定対象物である第２レール１２Ｂとの位置関係を示す位置関係データを求める。位置関係は、例えば、第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとの間隔である。つまり、プロセッサ５２は、レール位置関係演算処理部５２ｃとしての機能を有している。
【0113】
表示装置６０には、当該位置関係データに基づく位置関係情報が表示される。
【0114】
図８は、キャリブレーション処理部１５１によるレール位置関係演算処理部５２ｃとしての処理例を示すフローチャートである。
【0115】
レール間隔演算処理が開始されると、ステップＳ１１ａ、Ｓ１１ｂにおいて、第１測定対象画像データ１３１Ａと第２測定対象画像データ１３１Ｂとが読込まれる。
【0116】
次ステップＳ１２ａ、Ｓ１２ｂにおいて、第１測定対象画像データ１３１Ａと第２測定対象画像データ１３１Ｂとのそれぞれにおいて、間隔基準位置が特定される。例えば、第１測定対象画像データ１３１Ａと第２測定対象画像データ１３１Ｂとのそれぞれにおいて、画素値に基づいて、スリット光源１９からのスリット光が映り込んだ形状部分が特定される。パターンマッチング等に基づいて、スリット光が映り込んだ形状部分のうちレール１２Ａ、１２Ｂの頭部の内側境界に対応する画素が特定される。当該内側境界に対応する画素が間隔基準位置として特定される。
【0117】
次ステップＳ１３ａ、Ｓ１３ｂにおいて、上記キャリブレーション処理によって求められていた第１パラメータ群及び第２パラメータ群が読出される。
【0118】
次ステップＳ１４ａにおいて、第１測定対象画像データ１３１Ａにおける間隔基準位置の座標に第１パラメータ群が適用され、実座標に変換される。また、ステップＳ１４ｂにおいて、第２測定対象画像データ１３１Ｂにおける間隔基準位置の座標に第２パラメータ群が適用され、実座標に変換される。
【0119】
次ステップＳ１５において、第１測定対象画像データ１３１Ａにおける間隔基準位置の座標を実座標に変換した位置と、第２測定対象画像データ１３１Ｂにおける間隔基準位置の座標を実座標に変換した位置とに基づいて、両実座標の間隔が求められる。求められた間隔は、レール１２Ａ、１２Ｂの間隔であり、レール１２Ａ、１２Ｂの位置関係を示している。当該間隔は、レール位置関係データ１５４ｃとして記憶装置５４に記憶される。
【0120】
次ステップＳ１６において、次の第１測定対象画像データ１３１Ａ及び第２測定対象画像データ１３１Ｂのデータの有無が判定される。次の測定対象画像データ１３１Ａ、１３１Ｂ有りと判定されると、ステップＳ１１ａ、Ｓ１１ｂに戻って上記処理が繰返される。レール１２Ａ、１２Ｂの延在方向の位置を変えて、測定対象画像データ１３１Ａ、１３１Ｂが連続的に与えられることで、レール１２Ａ、１２Ｂの延在方向におけるレール１２Ａ、１２Ｂの間隔変化が求められる。
【0121】
次の測定対象画像データ１３１Ａ、１３１Ｂなしと判定されると、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、位置関係情報としてレール１２Ａ、１２Ｂの間隔情報の表示指示の有無が判定される。表示指示は、例えば、上記キーボード５６ａ又は座標入力装置５６ｂによって入力されてもよい。表示指示しと判定されると、処理を終了し、表示支持有りと判定されると、ステップＳ１８に進む。
【0122】
ステップＳ１８では、間隔情報を表示する。図９は、表示装置６０に表示された間隔情報１６２の表示例の一例である。
【0123】
間隔情報１６２は、キロ程に対する間隔の変化を示すグラフである。キロ程は、レール１２Ａ、１２Ｂの延在方向における位置を示しており、グラフの横軸に表示される。間隔は、レール１２Ａ、１２Ｂの基準間隔に対する差によって表現されている。レール１２Ａ、１２Ｂの基準間隔とは、レール１２Ａ、１２Ｂに対して設計上想定される理想的な間隔である。ステップＳ１５で演算されたレール１２Ａ、１２Ｂの間隔から当該基準間隔を減算した値が、当該基準間隔に対する差となる。当該差がグラフの縦軸に表示される。間隔情報としては、レール１２Ａ、１２Ｂの間隔に応じた情報が表示されればよい。例えば、間隔情報として、ステップＳ１５で演算されたレール１２Ａ、１２Ｂの間隔の値が表示されてもよいし、基準間隔に対する相対誤差が表示されてもよい。間隔情報として、頻度分布表が表示されてもよいし、平均値又は標準偏差等が表示されてもよい。
【0124】
第２実施形態に係るキャリブレーション装置１５０によると、第１パラメータ群及び第２初期パラメータ群の適用によって、第１測定対象物と第２測定対象物との位置関係を示す位置関係データを求め、位置関係データに基づく位置関係情報を表示装置６０に表示する。このため、表示装置６０を視認することで、第１測定対象画像データと第２測定対象画像データとの位置関係を把握し易い。
【0125】
また、第１測定対象物が第１レール１２Ａであり、第２測定対象物が第２レール１２Ｂであるため、レール１２Ａ、１２Ｂの位置関係がなるべく正確に把握される。
【0126】
また、表示装置６０に、位置関係情報として第１レール１２Ａと第２レール１２Ｂとの間隔情報が表示されるため、なるべく正確な間隔情報が容易に把握され得る。
【0127】
｛変形例｝
上記実施形態では、レール１２Ａ、１２Ｂを撮像するカメラ３０Ａ、３０Ｂに関するキャリブレーションが説明された。キャリブレーションの対象となるカメラは、レールではない他の対象を撮影するものであってもよい。
上記実施形態では、レール１２Ａ、１２Ｂを撮像するカメラ３０Ａ、３０Ｂに関するキャリブレーションが説明された。キャリブレーションの対象となるカメラは、レールではない他の対象を撮影するものであってもよい。
【0128】
上記実施形態では、２つのカメラ３０Ａ、３０Ｂに対するキャリブレーションが説明された。１つのカメラに対するキャリブレーションであっても、適用可能である。この場合、位置誤差を最小化するのでは無く、距離等の位置関係の誤差を最小化するようにパラメータ群を設定することで、距離等の位置関係を正確に把握するのに適したパラメータ群が求められる。
【0129】
また、本実施形態で説明されたキャリブレーションは、３つ以上のカメラに対するキャリブレーションにも、適用可能である。この場合、例えば、ピン間の距離の数を追加する等して、パラメータを求めるための位置関係の組合せ数を増やすとよい。
【0130】
なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
【0131】
本開示は、下記の各態様を開示する。
【0132】
第１の態様は、第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる第２基準点を含む第２画像データとが入力される画像入力部と、実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点に対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報が入力される位置情報入力部と、前記第１画像データを実座標系のデータに変換する第１パラメータ群と、前記第２画像データを前記実座標系のデータに変換する第２パラメータ群とを求める処理部と、を備え、前記処理部は、前記第１画像データと前記第２画像データと前記実空間基準位置情報とに基づいて、前記第１画像データの前記第１基準点を前記実座標系に変換した第１変換位置と前記第２画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション装置である。
【0133】
このキャリブレーション装置によると、処理部は、前記第１画像データの前記第１基準点を前記実座標系に変換した第１変換位置と前記第２画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における第１実基準点と第２実基準点との位置関係に適合するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定する。このため、複数のカメラが、別々に第１実基準点及び第２実基準点を撮像しても、キャリブレーションを実行できる。よって、複数のカメラの撮像範囲が異なる場合でも、複数のカメラ間での相対的な位置誤差を改善できる。
【0134】
第２の態様は、第１の態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との距離が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との距離に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定するものである。
【0135】
この場合、第１画像データに写り込む対象物と第２画像データに写り込む対象物との距離をより正確に求めることができるように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定できる。
【0136】
第３の態様は、第１又は第２の態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記第１画像データが前記第１基準点を複数含み、前記第２画像データが前記第２基準点を複数含み、前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、前記第１基準点に対応する前記第１実基準点と前記第２基準点に対応する前記第２実基準点との位置関係との複数の組合せに基づいて、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定するものである。
【0137】
この場合、第１変換位置と第２変換位置との位置関係と、第１実基準点と第２実基準点との位置関係との複数の組合せに基づいて、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定するため、第１パラメータ群と第２パラメータ群とをより適切に決定できる。
【0138】
第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記処理部は、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係と、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係との誤差を最小化するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定するものである。
【0139】
これにより、位置誤差を最小化するように、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定できる。
【0140】
第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記処理部は、前記第１画像データの前記第１基準点に対して前記第１パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第１変換位置を求め、前記第２画像データの前記第２基準点に対して前記第２パラメータ群によって定義される射影変換を行って前記第２変換位置を求める。
【0141】
このように、射影変換に用いるパラメータを求めることで、キャリブレーションできる。
【0142】
第６の態様は、第１から第５のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記処理部は、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する前に、前記第１変換位置が実空間における前記第１実基準点の位置に適合するように、第１初期パラメータ群を求めると共に、前記第２変換位置が実空間における前記第２実基準点の位置に適合するように、第２初期パラメータ群を求め、前記第１初期パラメータ群と前記第２初期パラメータ群とを用いて、前記第１変換位置と前記第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する。
【0143】
これにより、第１変換位置が実空間における第１実基準点の位置に適合するように、第１初期パラメータ群を求めると共に、第２変換位置が実空間における前記第２実基準点の位置に適合するように、第２初期パラメータ群を求める。そして、これらの第１初期パラメータ群と第２初期パラメータ群とを用いて、第１パラメータ群と第２パラメータ群とを決定するため、より適切なパラメータ群を決定できる。
【0144】
第７の態様は、第１から第６のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記第１画像データと前記第２画像データとは互いに異なる撮像範囲を撮像したデータとされている。
【0145】
このように、第１画像データと第２画像データとは互いに異なる撮像範囲を撮像する場合に、キャリブレーションできる。
【0146】
第８の態様は、第１から第７のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、第１測定対象物が写り込んだ第１測定対象画像データと第２測定対象物が写り込んだ第２測定対象画像データとが入力される測定対象画像入力部をさらに備え、前記処理部は、前記第１測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用すると共に、前記第２測定対象画像データに前記第１パラメータ群を適用して、前記第１測定対象物と前記第２測定対象物との位置関係を示す位置関係データを求め、前記位置関係データに基づく位置関係情報を表示する表示装置をさらに備えてもよい。
【0147】
これにより、表示装置を視認することで、第１測定対象画像データと第２測定対象画像データとの位置関係を把握し易い。
【0148】
第９の態様は、第８の態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記第１測定対象物は、第１レールであり、前記第２測定対象物は、前記第１レールと並行な第２レールであり、前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの位置関係を示すデータを求めてもよい。
【0149】
これにより、第１レールと第２レールとの位置関係をなるべく正確に把握できる。
【0150】
第１０の態様は、第９の態様に係るカメラのキャリブレーション装置であって、前記処理部は、前記位置関係データとして、前記第１レールと前記第２レールとの間隔を示すデータを求め、前記表示装置は、前記位置関係情報として前記第１レールと前記第２レールとの間隔情報を表示してもよい。
【0151】
これにより、第１レールと第２レールとの間隔をより正確に求めて、当該間隔を表示することができる。
【0152】
第１１の態様に係るカメラのキャリブレーションシステムは、第１から第１０のいずれか１つの態様に係るカメラのキャリブレーション装置と、前記第１実基準点を含む第１撮像範囲を撮像し、前記第１画像データを出力する第１カメラと、前記第２実基準点を含む第２撮像範囲を撮像し、前記第２画像データを出力する第２カメラと、を備える。
【0153】
この場合、第１カメラで撮像される範囲と第２カメラで撮像される範囲とをキャリブレーションできる。
【0154】
第１２の態様は、第１１の態様に係るカメラのキャリブレーションシステムであって、前記第１カメラは、第１レールを撮像可能な状態で鉄道車両に支持され、前記第２カメラは、前記第１レールと並行な第２レールを撮像可能な状態で前記鉄道車両に支持されているものである。
【0155】
これにより、鉄道車両が走行する第１レールと第２レールとの位置関係を正確に把握し易い。
【0156】
第１３の態様は、第１２の態様に係るカメラのキャリブレーションシステムであって、前記第１カメラは、前記第１レールに位置付された第１基準ピンを前記第１実基準点として撮像し、前記第２カメラは、前記第２レールに位置付された第２基準ピンを前記第２実基準点として撮像する。
【0157】
このように、第１基準ピン及び第２基準ピンを利用することで、第１レール及び第２レールに対して第１実基準点及び第２実基準点を正確に設定し易い。これにより、鉄道車両が走行する第１レールと第２レールとの位置関係を正確に把握し易い。
【0158】
第１４の態様に係るカメラのキャリブレーション方法は、第１基準点と前記第１基準点とは異なる第２基準点とを含む画像データを取得し、実空間において前記第１基準点に対応する第１実基準点と前記第２基準点と対応する第２実基準点とに関する実空間基準位置情報を取得し、第１パラメータ群を用いて前記画像データの前記第１基準点を実座標系に変換した第１変換位置と、第２パラメータ群を用いて前記画像データの前記第２基準点を前記実座標系に変換した第２変換位置との位置関係が、実空間における前記第１実基準点と前記第２実基準点との位置関係に適合するように、前記第１パラメータ群と前記第２パラメータ群とを決定する、カメラのキャリブレーション方法である。
【0159】
このキャリブレーション方法によると、第１基準点付近領域と第２基準点付近領域とが異なる場合、つまり、異なる範囲の間で相対的な位置誤差を改善できる。
【0160】
第１５の態様は、第１４の態様に係るカメラのキャリブレーション方法であって、前記画像データとして、前記第１基準点を含む第１画像データと、前記第１基準点とは異なる前記第２基準点を含む第２画像データとを取得する。
【0161】
これにより、第１カメラの撮像範囲と第２カメラの撮像範囲との相対的な位置誤差を改善できる。
【0162】
上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【0163】
１０ 鉄道車両
１２Ａ 第１レール
１２Ｂ 第２レール
１８Ａ 第１基準ピン
１８Ｂ 第２基準ピン
２０、１２０ キャリブレーションシステム
３０Ａ 第１カメラ
３０Ｂ 第２カメラ
３１Ａ 第１画像データ
３１Ｂ 第２画像データ
５０、１５０ キャリブレーション装置
５１、１５１ キャリブレーション処理部
５２ プロセッサ
５２ａ 初期パラメータ演算処理部
５２ｂ パラメータ演算処理部
５２ｃ レール位置関係演算処理部
５４ 記憶装置
５４ａ プログラム
５４ｂ 基準点データ
５６Ｄ 実座標データ
５６ａ キーボード
５６ｂ 座標入力装置
５８ 通信インターフェース
６０ 表示装置
１３１Ａ 第１測定対象画像データ
１３１Ｂ 第２測定対象画像データ
１５４ｃ レール位置関係データ
１６２ 間隔情報
Ｄ 距離
Ｅ１ 第１撮像範囲
Ｅ２ 第２撮像範囲
Ｐｒ パラメータ群
Ｒ 輝線
１２Ａ 第１レール
１２Ｂ 第２レール
１８Ａ 第１基準ピン
１８Ｂ 第２基準ピン
２０、１２０ キャリブレーションシステム
３０Ａ 第１カメラ
３０Ｂ 第２カメラ
３１Ａ 第１画像データ
３１Ｂ 第２画像データ
５０、１５０ キャリブレーション装置
５１、１５１ キャリブレーション処理部
５２ プロセッサ
５２ａ 初期パラメータ演算処理部
５２ｂ パラメータ演算処理部
５２ｃ レール位置関係演算処理部
５４ 記憶装置
５４ａ プログラム
５４ｂ 基準点データ
５６Ｄ 実座標データ
５６ａ キーボード
５６ｂ 座標入力装置
５８ 通信インターフェース
６０ 表示装置
１３１Ａ 第１測定対象画像データ
１３１Ｂ 第２測定対象画像データ
１５４ｃ レール位置関係データ
１６２ 間隔情報
Ｄ 距離
Ｅ１ 第１撮像範囲
Ｅ２ 第２撮像範囲
Ｐｒ パラメータ群
Ｒ 輝線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】