JP3100233B2 - 3D position locating device - Google Patents
3D position locating deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばロボット等の姿
勢制御に適用され、位置標定の対象となる物体（例えば
ロボット）が位置している３次元座標を求める３次元位
置標定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional position locating apparatus which is applied to, for example, attitude control of a robot or the like and obtains three-dimensional coordinates at which an object (for example, a robot) to be located is located.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ロボット等の姿勢制御を行う場合、外乱
により生じる姿勢誤差の修正を行う必要があり、ロボッ
ト等の３次元座標を外部的に標定することが必要とな
る。2. Description of the Related Art When controlling the posture of a robot or the like, it is necessary to correct a posture error caused by disturbance, and it is necessary to externally locate three-dimensional coordinates of the robot or the like.
【０００３】このような物体の３次元座標を標定する３
次元位置標定装置は従来、図３に示すように形状（また
は色）がそれぞれ異なる３つのシール状のマーク３２，
３３，３４または図４に示すように３つの柱状のマーク
４１，４２，４３を物体に取付けておくとともに、これ
らのマーク３２，３３，３４またはマーク４１，４２，
４３のそれぞれの位置の検出を行い、これらの位置の初
期状態からの変化に基づいて現在の物体の位置を標定す
るものとなっている。[0003] The three-dimensional coordinates of such an object
Conventionally, the three-dimensional position locating device has three seal-shaped marks 32, each having a different shape (or color) as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, three columnar marks 41, 42, 43 are attached to the object, and these marks 32, 33, 34 or the marks 41, 42,
Each of the positions 43 is detected, and the current position of the object is located based on the change of these positions from the initial state.
【０００４】相対的な位置関係が既知である３つの点
（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2，Ｚ2 ）、
（Ｘ3 ，Ｙ3 ，Ｚ3 ）が同一の物体にある場合、物体が
移動すると上記３つの点は全て共通の座標変換を受け
て、計測された位置に移っていると考えられる。すなわ
ち、下記のように３軸に対する回転変換と、平行移動変
換である。[0004] Three points (X 1 , Y 1 , Z 1 ) whose relative positions are known, (X 2 , Y 2 , Z 2 ),
When (X 3 , Y 3 , Z 3 ) is in the same object, when the object moves, it is considered that all three points have undergone common coordinate transformation and have moved to the measured position. That is, as described below, a rotation transformation with respect to three axes and a translation transformation.
【０００５】[0005]
【数１】 この結果、未知数が６つに対して、式が９つできるた
め、回転変換成分と平行移動成分が決定でき、物体の位
置および姿勢を求めることができる。(Equation 1) As a result, nine equations can be generated for six unknowns, so that the rotational transformation component and the translation component can be determined, and the position and orientation of the object can be obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところがこの従来の３
次元位置標定装置であると、複数のマークをそれぞれ識
別した上で、それらの位置をそれぞれ検出しなければな
らず、このため物体の位置標定に多くの時間を要する。However, the conventional 3
In the case of a three-dimensional position locating device, a plurality of marks must be identified and their positions must be detected. Therefore, it takes a lot of time to locate an object.
【０００７】また図３に示したようなシール状のマーク
では、物体の動きに伴ってマークが検出器の死角に入り
易い。また図４に示したような柱状のマークでは、検出
器からマークどうしが重なって見える状態となる場合が
ある。このような場合には、各マークの正確な位置を検
出することができないので、物体の位置標定が行えなく
なってしまう。言い換えると、物体の位置標定を行うこ
とができる範囲が狭い。In the case of a seal-like mark as shown in FIG. 3, the mark easily enters the blind spot of the detector as the object moves. Further, in the case of a columnar mark as shown in FIG. 4, there is a case where the marks appear to overlap each other from the detector. In such a case, since the exact position of each mark cannot be detected, the position of the object cannot be located. In other words, the range in which the position of the object can be located is narrow.
【０００８】さらに、複数のマークの相対的な位置関係
は所定の状態にある必要があるため、マークを精度良く
位置決めして取付けなければならず、その作業が困難な
ものとなってしまう。また複数のマークの相対的な位置
関係が所定の状態でない場合、物体の位置標定を正確に
行うことができない。Further, since the relative positional relationship between a plurality of marks needs to be in a predetermined state, the marks must be accurately positioned and mounted, which makes the work difficult. If the relative positional relationship between the plurality of marks is not in a predetermined state, the position of the object cannot be accurately located.
【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、簡易・高速に
高精度な位置標定が行え、また標定可能範囲が広く、さ
らにはマークの取付け位置にあまり影響されることのな
い３次元位置標定装置を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object the purpose of performing high-precision position locating simply, at high speed, and having a wide locable range. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional position locating device which is not greatly affected by a mounting position.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、位置標定の対象となる物体に設置され
た、側面が色分けされた立体的な多面体形状のマーク
と、互いに所定の位置関係で配置され、それぞれ前記マ
ークを撮像して対応するカラー画像信号を発生する複数
の例えばテレビカメラなどの撮像手段と、この複数の撮
像手段のそれぞれに対応して設けられ、対応する撮像手
段から出力されたカラー画像信号を赤成分画信号、緑成
分画信号および青成分画信号に分離する複数の例えばＲ
ＧＢ分離回路などの分離手段と、この複数の分離手段の
それぞれに対応して設けられ、対応する分離手段から出
力された赤成分画信号、緑成分画信号および青成分画信
号のそれぞれをディジタル化して赤成分画データ、緑成
分画データおよび青成分画データとする、例えばそれぞ
れ３つのＡ／Ｄ変換器からなる複数のアナログ・ディジ
タル変換手段と、この複数のアナログ・ディジタル変換
手段のそれぞれに対応して設けられ、対応するアナログ
・ディジタル変換手段から出力された赤成分画データ、
緑成分画データおよび青成分画データを蓄積する、例え
ばそれぞれ３つの画像メモリからなる複数のメモリ手段
と、この複数のメモリ手段のそれぞれに対応して設けら
れ、対応するメモリ手段に蓄積された赤成分画データ、
緑成分画データおよび青成分画データに基づいて前記撮
像手段の撮像範囲における前記マークの位置を検出する
例えば位置検出装置などの位置検出手段と、前記複数の
メモリ手段のそれぞれに対応して設けられ、対応するメ
モリ手段に蓄積された赤成分画データ、緑成分画データ
および青成分画データに基づいて前記マークの側面の色
を検出する例えば色検出装置などの色検出手段と、前記
位置検出手段での検出結果と前記色検出手段での検出結
果に基づいて所定の演算を行うことにより前記マークの
３次元座標を算出する例えば３次元座標演算装置などの
３次元座標演算手段とを具備した。In order to achieve the above object, the present invention provides a three-dimensional polyhedron-shaped mark which is placed on an object to be located and which has a color-coded side surface. A plurality of imaging means, such as a television camera, which are arranged in a positional relationship and each of which images the mark and generates a corresponding color image signal; and a plurality of imaging means provided corresponding to each of the plurality of imaging means. For separating the color image signal output from the image signal into a red component image signal, a green component image signal, and a blue component image signal, for example, R
A separating means such as a GB separating circuit, and a red component image signal, a green component image signal and a blue component image signal which are provided corresponding to each of the plurality of separating means and output from the corresponding separating means. A plurality of analog-to-digital converters, each of which comprises three A / D converters, and a plurality of analog-to-digital converters. Red component image data output from the corresponding analog / digital conversion means,
A plurality of memory means, for example, each comprising three image memories for storing green component image data and blue component image data, and a plurality of memory means provided in correspondence with each of the plurality of memory means and stored in the corresponding memory means. Component drawing data,
A position detecting unit such as a position detecting device for detecting the position of the mark in the imaging range of the imaging unit based on the green component image data and the blue component image data, and a plurality of memory units are provided. A color detecting device such as a color detecting device for detecting the color of the side surface of the mark based on the red component image data, the green component image data and the blue component image data stored in the corresponding memory device, and the position detecting device And a three-dimensional coordinate calculation means such as a three-dimensional coordinate calculation device for calculating a three-dimensional coordinate of the mark by performing a predetermined calculation based on the detection result of the color detection means and the detection result of the color detection means.
【００１１】[0011]
【作用】このような手段を講じたことにより、互いに所
定の位置関係で配置された複数の撮像手段と、この複数
の撮像手段のそれぞれに対応する分離手段およびアナロ
グ・ディジタル変換手段とにより、複数の方向から撮像
したマークの赤成分画データ、緑成分画データおよび青
成分画データが作成され、メモリ手段に蓄積される。そ
してこのメモリ手段に蓄積された赤成分画データ、緑成
分画データおよび青成分画データより、複数の撮像手段
のそれぞれの撮像範囲における前記マークの位置および
複数の撮像手段のそれぞれが主として撮影している色が
検出され、これらを用いて所定の演算が行われて前記マ
ークの３次元座標を算出される。By taking such means, a plurality of imaging means arranged in a predetermined positional relationship with each other, and a separation means and an analog / digital conversion means corresponding to each of the plurality of imaging means, provide a plurality of imaging means. Red component image data, green component image data, and blue component image data of a mark captured from the direction of are created and stored in the memory means. Then, from the red component image data, green component image data, and blue component image data stored in the memory unit, the position of the mark and each of the plurality of imaging units in each of the imaging ranges of the plurality of imaging units are mainly photographed. The detected colors are detected, and a predetermined calculation is performed using the detected colors to calculate the three-dimensional coordinates of the mark.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本実施例に係る３次元位置標定装置
の構成を示すブロック図である。図中、１は本３次元位
置標定装置により位置標定を行う対象となる、例えばロ
ボット等の物体の一部であり、多角錐のマーク２が設け
られている。このマーク２は、側面がそれぞれ異なる色
で着色されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional position locating device according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a part of an object such as a robot, for example, which is a target to be located by the three-dimensional position locating device, and is provided with a polygonal pyramid mark 2. The marks 2 are colored on the sides with different colors.
【００１３】３，４はそれぞれテレビカメラであり、所
定の間隔で配置されている。これらのテレビカメラ３，
４は、それぞれマーク２の周辺を撮像し、画像信号を出
力する。このテレビカメラ３，４が出力する画像信号
は、赤成分（Ｒ成分）、緑成分（Ｇ成分）および青成分
（Ｂ成分）が混在した信号である。Reference numerals 3 and 4 denote television cameras, respectively, which are arranged at predetermined intervals. These TV cameras 3,
Numeral 4 captures an image around the mark 2 and outputs an image signal. The image signals output from the television cameras 3 and 4 are signals in which a red component (R component), a green component (G component) and a blue component (B component) are mixed.
【００１４】５，６はそれぞれＲＧＢ分離回路である。
これらのＲＧＢ分離回路５，６は、テレビカメラ３，４
のそれぞれから出力される画像信号を、Ｒ成分、Ｇ成分
およびＢ成分のそれぞれに分離し、Ｒ信号、Ｇ信号およ
びＢ信号として出力する。Reference numerals 5 and 6 denote RGB separation circuits, respectively.
These RGB separation circuits 5 and 6 are connected to TV cameras 3 and 4
Are separated into R, G, and B components, respectively, and output as R, G, and B signals.
【００１５】７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂはそ
れぞれＡ／Ｄ変換器である。Ａ／Ｄ変換器７Ｒ，７Ｇ，
７ＢはＲＧＢ分離回路５から出力されるＲ信号、Ｇ信号
およびＢ信号をそれぞれディジタル化してＲデータ、Ｇ
データおよびＢデータとする。またＡ／Ｄ変換器８Ｒ，
８Ｇ，８ＢはＲＧＢ分離回路６から出力されるＲ信号、
Ｇ信号およびＢ信号をそれぞれディジタル化してＲデー
タ、ＧデータおよびＢデータとする。Reference numerals 7R, 7G, 7B, 8R, 8G, and 8B are A / D converters. A / D converters 7R, 7G,
7B digitizes the R signal, G signal and B signal output from the RGB separation circuit 5 to R data, G
Data and B data. A / D converter 8R,
8G and 8B are R signals output from the RGB separation circuit 6,
The G signal and the B signal are digitized into R data, G data and B data, respectively.
【００１６】９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂはそれぞれ画像メモリである。画像メモリ９Ｒ，９
Ｇ，９ＢはＡ／Ｄ変換器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから出力され
るＲデータ、ＧデータおよびＢデータのそれぞれを蓄積
する。また画像メモリ１０Ｒ，１０Ｇ，１０ＢはＡ／Ｄ
変換器８Ｒ，８Ｇ，８Ｂから出力されるＲデータ、Ｇデ
ータおよびＢデータのそれぞれを蓄積する。9R, 9G, 9B, 10R, 10G, 10
B is an image memory. Image memory 9R, 9
G and 9B accumulate R data, G data and B data output from the A / D converters 7R, 7G and 7B, respectively. The image memories 10R, 10G and 10B are A / D
Each of the R data, G data, and B data output from the converters 8R, 8G, and 8B is stored.
【００１７】１１，１２はそれぞれ位置検出装置であ
る。位置検出装置１１は画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに
それぞれ蓄積されたＲデータ、ＧデータおよびＢデータ
に基づき、画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ中におけるマー
ク２の位置を検出する。また位置検出装置１２は画像メ
モリ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにそれぞれ蓄積されたＲデ
ータ、ＧデータおよびＢデータに基づき、画像メモリ１
０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ中におけるマーク２の位置（マー
ク２の頂点の位置）を検出する。Reference numerals 11 and 12 denote position detecting devices. The position detecting device 11 detects the position of the mark 2 in the image memories 9R, 9G, 9B based on the R data, G data, and B data respectively stored in the image memories 9R, 9G, 9B. Further, the position detecting device 12 determines the image memory 1 based on the R data, G data and B data respectively stored in the image memories 10R, 10G and 10B.
The position of mark 2 (the position of the vertex of mark 2) in 0R, 10G, and 10B is detected.
【００１８】１３，１４はそれぞれ色検出装置である。
色検出装置１３は画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにそれぞ
れ蓄積されたＲデータ、ＧデータおよびＢデータに基づ
き、マーク２のうちのテレビカメラ３により撮像された
面の色を検出する。また色検出装置１４は画像メモリ１
０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにそれぞれ蓄積されたＲデータ、
ＧデータおよびＢデータに基づき、マーク２のうちのテ
レビカメラ４により撮像された面の色を検出する。Reference numerals 13 and 14 denote color detection devices, respectively.
The color detector 13 detects the color of the surface of the mark 2 captured by the television camera 3 based on the R data, G data, and B data stored in the image memories 9R, 9G, and 9B, respectively. The color detection device 14 is provided in the image memory 1
R data respectively stored in 0R, 10G, 10B,
Based on the G data and the B data, the color of the surface of the mark 2 captured by the television camera 4 is detected.
【００１９】１５は３次元座標演算装置である。この３
次元座標演算装置１５は、位置検出装置１１，１２の検
出結果および色検出装置１３の検出結果に基づき、マー
ク２の３次元座標を算出する。１６は表示器であり、３
次元座標演算装置１５で求められた３次元座標を表示す
る。次に以上のように構成された３次元位置標定装置の
動作を説明する。まずマーク２は、テレビカメラ３，４
により、それぞれ異なる位置から撮像される。Reference numeral 15 denotes a three-dimensional coordinate calculation device. This 3
The dimensional coordinate calculation device 15 calculates three-dimensional coordinates of the mark 2 based on the detection results of the position detection devices 11 and 12 and the detection result of the color detection device 13. 16 is a display, 3
The three-dimensional coordinates obtained by the three-dimensional coordinate calculation device 15 are displayed. Next, the operation of the three-dimensional position locating apparatus configured as described above will be described. First, mark 2 is for TV cameras 3 and 4.
Thus, images are taken from different positions.
【００２０】テレビカメラ３で得られた画像信号は、Ｒ
ＧＢ分離回路５でＲ成分に対応するＲ信号、Ｇ成分に対
応するＧ信号およびＢ成分に対応するＢ信号に分離さ
れ、さらにＡ／Ｄ変換器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂでそれぞれデ
ィジタル変換されてＲデータ、ＧデータおよびＢデータ
とされたのち、画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂのそれぞれ
に蓄積される。そしてこの画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ
のそれぞれに蓄積されたＲデータ、ＧデータおよびＢデ
ータは、位置検出装置１１での位置検出および色検出装
置１３での色検出に利用される。The image signal obtained by the television camera 3 is R
The signal is separated into an R signal corresponding to the R component, a G signal corresponding to the G component, and a B signal corresponding to the B component by the GB separation circuit 5, and is further digitally converted by the A / D converters 7 R, 7 G, and 7 B and After being converted into data, G data and B data, they are stored in the image memories 9R, 9G and 9B. And these image memories 9R, 9G, 9B
The R data, G data, and B data stored in each of are used for position detection by the position detection device 11 and color detection by the color detection device 13.
【００２１】すなわち位置検出装置１１は、画像メモリ
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ中のどの領域にマーク２に対応するデ
ータが蓄積されているかを検出することにより、マーク
２に対応するデータの画像メモリ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ中で
の位置、すなわちテレビカメラ３での撮像範囲中におけ
るマーク２の位置を検出する。なお位置検出装置１１
は、マーク２の位置を示す情報としてマーク２の頂点が
位置する座標を出力する。That is, the position detecting device 11 detects in which area of the image memories 9R, 9G, 9B the data corresponding to the mark 2 is stored, thereby detecting the data corresponding to the mark 2 in the image memories 9R, 9R, 9G, 9B. The position in 9G and 9B, that is, the position of the mark 2 in the imaging range of the television camera 3 is detected. The position detecting device 11
Outputs the coordinates at which the vertex of mark 2 is located as information indicating the position of mark 2.
【００２２】また色検出装置１３は、Ｒデータ、Ｇデー
タおよびＢデータに基づき、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成
分の比率からテレビカメラ３により主として撮像されて
いる色を検出する。The color detector 13 detects a color mainly picked up by the television camera 3 from the ratio of the R, G and B components based on the R, G and B data.
【００２３】一方、テレビカメラ４で得られた画像信号
は、ＲＧＢ分離回路６でＲ成分に対応するＲ信号、Ｇ成
分に対応するＧ信号およびＢ成分に対応するＢ信号に分
離され、さらにＡ／Ｄ変換器８Ｒ，８Ｇ，８Ｂでそれぞ
れディジタル変換されてＲデータ、ＧデータおよびＢデ
ータとされたのち、画像メモリ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
のそれぞれに蓄積される。そしてこの画像メモリ１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれに蓄積されたＲデータ、
ＧデータおよびＢデータは、位置検出装置１２での位置
検出および色検出装置１４での色検出に利用される。On the other hand, the image signal obtained by the television camera 4 is separated by an RGB separation circuit 6 into an R signal corresponding to the R component, a G signal corresponding to the G component, and a B signal corresponding to the B component. After being digitally converted by R / D converters 8R, 8G, and 8B into R data, G data, and B data, image memories 10R, 10G, and 10B.
Is accumulated in each of the. And this image memory 10
R data stored in each of R, 10G, and 10B,
The G data and the B data are used for position detection by the position detection device 12 and color detection by the color detection device 14.
【００２４】すなわち位置検出装置１２は、画像メモリ
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ中のどの領域にマーク２に対応
するデータが蓄積されているかを検出することにより、
マーク２に対応するデータの画像メモリ１０Ｒ，１０
Ｇ，１０Ｂ中での位置、すなわちテレビカメラ４での撮
像範囲中におけるマーク２の位置を検出する。なお位置
検出装置１２は、マーク２の位置を示す情報としてマー
ク２の頂点が位置する座標を出力する。That is, the position detecting device 12 detects which area in the image memories 10R, 10G, and 10B stores the data corresponding to the mark 2, whereby
Image memories 10R, 10 of data corresponding to mark 2
The position in G, 10B, that is, the position of the mark 2 in the imaging range of the television camera 4 is detected. The position detection device 12 outputs the coordinates at which the vertex of the mark 2 is located as information indicating the position of the mark 2.
【００２５】また色検出装置１４は、Ｒデータ、Ｇデー
タおよびＢデータに基づき、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成
分の比率からテレビカメラ４により主として撮像されて
いる色を検出する。The color detector 14 detects a color mainly picked up by the television camera 4 from the ratio of the R, G and B components based on the R, G and B data.
【００２６】さて、３次元座標演算装置１５は、位置検
出装置１１，１２および色検出装置１３，１４のそれぞ
れの検出結果に基づき、三角測量法によってマーク２の
３次元座標を算出する。すなわち、実際のマーク２の位
置、テレビカメラ３での撮像範囲中におけるマーク２の
位置、テレビカメラ４での撮像範囲中におけるマーク２
の位置、テレビカメラ３の焦点およびテレビカメラ４の
焦点の関係を図示すると図２のようになるが、ここでテ
レビカメラ３での撮像範囲中におけるマーク２の位置お
よびテレビカメラ４での撮像範囲中におけるマーク２の
位置はそれぞれ位置検出装置１１，１２により検出され
ており、またテレビカメラ３の焦点およびテレビカメラ
４の焦点は既知であるので、実際のマーク２の位置を三
角測量法によって求める。The three-dimensional coordinate calculator 15 calculates the three-dimensional coordinates of the mark 2 by triangulation based on the detection results of the position detectors 11 and 12 and the color detectors 13 and 14. That is, the actual position of the mark 2, the position of the mark 2 in the imaging range of the television camera 3, the mark 2 in the imaging range of the television camera 4
2 shows the relationship between the position of the mark 2, the focus of the television camera 3, and the focus of the television camera 4, as shown in FIG. Since the position of the mark 2 in the inside is detected by the position detecting devices 11 and 12, respectively, and the focus of the television camera 3 and the focus of the television camera 4 are known, the actual position of the mark 2 is obtained by triangulation. .
【００２７】さらに色検出装置１３，１４により検出さ
れた、テレビカメラ３により主として撮像されている色
およびテレビカメラ４により主として撮像されている色
に基づき、テレビカメラ３に向いているマーク２の面お
よびテレビカメラ４に向いているマーク２の面をそれぞ
れ特定することができ、これらを総合してマーク２の向
きを求める。Further, the surface of the mark 2 facing the television camera 3 based on the color mainly captured by the television camera 3 and the color mainly captured by the television camera 4 detected by the color detection devices 13 and 14. And the surface of the mark 2 facing the television camera 4 can be specified, and the direction of the mark 2 is obtained by integrating these.
【００２８】このようにしてマーク２の３次元座標が求
められ、物体１の３次元位置の標定が行われる。このよ
うにして求められた物体１の３次元位置は、表示器１６
に表示される。Thus, the three-dimensional coordinates of the mark 2 are obtained, and the three-dimensional position of the object 1 is located. The three-dimensional position of the object 1 obtained in this manner is displayed on the display 16.
Will be displayed.
【００２９】かくして本実施例によれば、１つのマーク
２より、このマーク２の３次元位置を標定することがで
きるので、複数のマークを検出するのに比較してマーク
の検出に要する時間を短縮することができ、標定に要す
る時間を短縮することができる。Thus, according to the present embodiment, the three-dimensional position of the mark 2 can be located from one mark 2, so that the time required for mark detection is shorter than that for detecting a plurality of marks. The time required for orientation can be shortened.
【００３０】またマーク２は１つだけであり、かつ立体
形状をなすので、マーク２が他のマークの死角に入って
しまうことがなく、また物体１の死角にも入り難い。従
って、マーク２は常に正確に検出することが可能であ
り、安定的な位置標定を行うことができる。また１つの
みのマーク２を物体に取り付ければ良いことから、厳密
な位置決めは必要なく、その取り付け作業は極めて容易
なものとなる。Since only one mark 2 has a three-dimensional shape, the mark 2 does not enter the blind spot of another mark and hardly enters the blind spot of the object 1. Therefore, the mark 2 can always be detected accurately, and stable position location can be performed. In addition, since only one mark 2 needs to be attached to the object, strict positioning is not required, and the attaching operation is extremely easy.
【００３１】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば上記実施例では、マーク２は多角錐と
しているが、立体で、かつ複数の側面を有する形状であ
れば任意の形状であって良い。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the mark 2 is a polygonal pyramid, but may be any shape as long as it is three-dimensional and has a plurality of side surfaces.
【００３２】また上記実施例では２つのテレビカメラ
３，４によりマーク２を撮像しているが、３つ以上のテ
レビカメラによって撮像し、これらにより得られる３つ
以上の画像信号を用いてマーク２の位置を標定するよう
にしても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の変形実施が可能である。In the above embodiment, the mark 2 is picked up by two television cameras 3 and 4. However, the mark 2 is picked up by three or more TV cameras, and the mark 2 is picked up by using three or more image signals obtained by these. May be located. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、位置標定の対象となる
物体に設置された、側面が色分けされた立体的な多面体
形状のマークと、互いに所定の位置関係で配置され、そ
れぞれ前記マークを撮像して対応するカラー画像信号を
発生する複数の例えばテレビカメラなどの撮像手段と、
この複数の撮像手段のそれぞれに対応して設けられ、対
応する撮像手段から出力されたカラー画像信号を赤成分
画信号、緑成分画信号および青成分画信号に分離する複
数の例えばＲＧＢ分離回路などの分離手段と、この複数
の分離手段のそれぞれに対応して設けられ、対応する分
離手段から出力された赤成分画信号、緑成分画信号およ
び青成分画信号のそれぞれをディジタル化して赤成分画
データ、緑成分画データおよび青成分画データとする、
例えばそれぞれ３つのＡ／Ｄ変換器からなる複数のアナ
ログ・ディジタル変換手段と、この複数のアナログ・デ
ィジタル変換手段のそれぞれに対応して設けられ、対応
するアナログ・ディジタル変換手段から出力された赤成
分画データ、緑成分画データおよび青成分画データを蓄
積する、例えばそれぞれ３つの画像メモリからなる複数
のメモリ手段と、この複数のメモリ手段のそれぞれに対
応して設けられ、対応するメモリ手段に蓄積された赤成
分画データ、緑成分画データおよび青成分画データに基
づいて前記撮像手段の撮像範囲における前記マークの位
置を検出する例えば位置検出装置などの位置検出手段
と、前記複数のメモリ手段のそれぞれに対応して設けら
れ、対応するメモリ手段に蓄積された赤成分画データ、
緑成分画データおよび青成分画データに基づいて前記マ
ークの側面の色を検出する例えば色検出装置などの色検
出手段と、前記位置検出手段での検出結果と前記色検出
手段での検出結果に基づいて所定の演算を行うことによ
り前記マークの３次元座標を算出する例えば３次元座標
演算装置などの３次元座標演算手段とを具備した簡易・
高速に高精度な位置標定が行え、また標定可能範囲が広
く、さらにはマークの取付け位置にあまり影響されるこ
とのない３次元位置標定装置となる。According to the present invention, a three-dimensional polyhedron-shaped mark whose side is color-coded and placed on an object to be located is arranged in a predetermined positional relationship with each other. A plurality of imaging means such as a television camera for imaging and generating a corresponding color image signal,
A plurality of, for example, RGB separation circuits are provided corresponding to each of the plurality of imaging units and separate a color image signal output from the corresponding imaging unit into a red component image signal, a green component image signal, and a blue component image signal. , And a red component image signal, a green component image signal, and a blue component image signal output from the corresponding separation unit, respectively, are digitized to form a red component image. Data, green component image data and blue component image data,
For example, a plurality of analog-to-digital converters each including three A / D converters, and a red component provided corresponding to each of the plurality of analog-to-digital converters and output from the corresponding analog-to-digital converter Image data, green component image data and blue component image data, for example, a plurality of memory means each comprising three image memories, and a plurality of memory means provided corresponding to each of the plurality of memory means and stored in the corresponding memory means Position detecting means such as a position detecting device for detecting the position of the mark in the imaging range of the imaging means based on the obtained red component image data, green component image data and blue component image data; and Red component image data provided corresponding to each and stored in the corresponding memory means,
Color detection means such as a color detection device for detecting the color of the side of the mark based on the green component image data and the blue component image data, and the detection result of the position detection means and the detection result of the color detection means A simple operation including a three-dimensional coordinate calculation means such as a three-dimensional coordinate calculation device for calculating three-dimensional coordinates of the mark by performing a predetermined calculation based on the predetermined calculation.
A three-dimensional position locating device which can perform high-precision position locating at a high speed, has a wide locable range, and is not much affected by the mark mounting position.
【図１】本発明の一実施例に係る３次元位置標定装置の
構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a three-dimensional position locating device according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係る３次元位置標定装置で
の位置標定の概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram of position locating in a three-dimensional position locating device according to one embodiment of the present invention.
【図３】従来技術を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional technique.
【図４】従来技術を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional technique.
１…物体、 ２…マーク、 ３，４…テレビカメラ、 ５，６…ＲＧＢ分離回路、 ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…Ａ／Ｄ変換器、 ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…画像メモ
リ、 １１，１２…位置検出装置、 １３，１４…色検出装置、 １５…３次元座標演算装置、 １６…表示器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Object, 2 ... Mark, 3, 4 ... Television camera, 5, 6 ... RGB separation circuit, 7R, 7G, 7B, 8R, 8G, 8B ... A / D converter, 9R, 9G, 9B, 10R, 10G , 10B: Image memory, 11, 12: Position detection device, 13, 14: Color detection device, 15: Three-dimensional coordinate calculation device, 16: Display.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−74905（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−131710（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12211（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-74905 (JP, A) JP-A-3-131710 (JP, A) JP-A-4-12211 (JP, A) (58) Field (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102
Claims (1)
た、側面が色分けされた立体的な多面体形状のマーク
と、 互いに所定の位置関係で配置され、それぞれ前記マーク
を撮像して対応するカラー画像信号を発生する複数の撮
像手段と、 この複数の撮像手段のそれぞれに対応して設けられ、対
応する撮像手段から出力されたカラー画像信号を赤成分
画信号、緑成分画信号および青成分画信号に分離する複
数の分離手段と、 この複数の分離手段のそれぞれに対応して設けられ、対
応する分離手段から出力された赤成分画信号、緑成分画
信号および青成分画信号のそれぞれをディジタル化して
赤成分画データ、緑成分画データおよび青成分画データ
とする複数のアナログ・ディジタル変換手段と、 この複数のアナログ・ディジタル変換手段のそれぞれに
対応して設けられ、対応するアナログ・ディジタル変換
手段から出力された赤成分画データ、緑成分画データお
よび青成分画データを蓄積する複数のメモリ手段と、 この複数のメモリ手段のそれぞれに対応して設けられ、
対応するメモリ手段に蓄積された赤成分画データ、緑成
分画データおよび青成分画データに基づいて前記撮像手
段の撮像範囲における前記マークの位置を検出する位置
検出手段と、 前記複数のメモリ手段のそれぞれに対応して設けられ、
対応するメモリ手段に蓄積された赤成分画データ、緑成
分画データおよび青成分画データに基づいて前記マーク
の側面の色を検出する色検出手段と、 前記位置検出手段での検出結果と前記色検出手段での検
出結果に基づいて所定の演算を行うことにより前記マー
クの３次元座標を算出する３次元座標演算手段とを具備
したことを特徴とする３次元位置標定装置。1. A three-dimensional polyhedron-shaped mark, which is color-coded on a side face, which is set on an object to be located, and which are arranged in a predetermined positional relationship with each other. A plurality of image pickup means for generating an image signal; and a color image signal provided from each of the plurality of image pickup means and output from the corresponding image pickup means is a red component image signal, a green component image signal, and a blue component image. A plurality of separating means for separating the signals into red, green and blue component image signals output from the corresponding separating means; A plurality of analog / digital conversion means for converting the image data into red component image data, green component image data and blue component image data; A plurality of memory means provided correspondingly to each other for storing red component image data, green component image data, and blue component image data output from the corresponding analog / digital conversion means; and Provided correspondingly,
Position detection means for detecting the position of the mark in the imaging range of the imaging means based on red component image data, green component image data and blue component image data stored in corresponding memory means; It is provided corresponding to each,
Color detection means for detecting the color of the side surface of the mark based on the red component image data, green component image data and blue component image data stored in the corresponding memory means, the detection result of the position detection means and the color A three-dimensional coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate of the mark by performing a predetermined calculation based on a detection result of the detecting means.
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