JP2000180138A - Calibration plate and calibration system for visual sensor utilizing it - Google Patents

Calibration plate and calibration system for visual sensor utilizing it

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JP2000180138A
JP2000180138A JP10356690A JP35669098A JP2000180138A JP 2000180138 A JP2000180138 A JP 2000180138A JP 10356690 A JP10356690 A JP 10356690A JP 35669098 A JP35669098 A JP 35669098A JP 2000180138 A JP2000180138 A JP 2000180138A
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JP
Japan
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calibration plate
shape
calibration
reference shape
teaching
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JP10356690A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Naito
貴志 内藤
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calibrate a visual sensor (e.g. a camera) with high accuracy. SOLUTION: Circular teaching points are arranged on a calibration table 2. First elongated reference shape and second small circle reference shape are arranged in the center thereof. Image of the calibration table 2 is taken out by means of a camera 1 and processed to extract first and second reference shapes. Origin and x-axis are detected from the first reference shape and the y-axis is detected by connecting the origin with the second reference shape. Origin and x, y axes of the calibration table 2 can be detected at high accuracy utilizing two reference shapes. Subsequently, the teaching points are detected and calibration is effected by comparing the position of teaching point in an image with the position in the actual space.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、視覚センサ(例え
ば、カメラ)のキャリブレーションに用いるキャリブレ
ーションプレート及びこのキャリブレーションプレート
を利用するキャリブレーション装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a calibration plate used for calibrating a visual sensor (for example, a camera) and a calibration apparatus using the calibration plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】組立ロボットや検査ロボットなどにおい
ては、視覚センサで得た画像に基づいて対象物の空間的
な位置や形状を認識する必要がある。そして、このため
には、視覚センサにより得られる画像と空間的な位置の
対応付けを予めしておく必要があり、空間座標内でのカ
メラ位置、姿勢、焦点距離などのパラメータを予め知ら
なければならない。
2. Description of the Related Art In assembly robots and inspection robots, it is necessary to recognize the spatial position and shape of an object based on an image obtained by a visual sensor. For this purpose, it is necessary to preliminarily associate the image obtained by the visual sensor with the spatial position, and if the parameters such as the camera position, attitude, and focal length in the spatial coordinates are not known in advance. No.

【0003】このために、視覚センサのキャリブレーシ
ョンを行う必要があり、本出願人は特開平6−1378
40号公報において、複数の教示点と、1つの基準教示
点を配置したキャリブレーションプレートを利用するも
のを提案した。このキャリブレーションプレートでは、
その一角部に楕円形の基準教示点を配置してある。そし
て、この撮影画像の中の基準教示点(楕円)の長径及び
短径方向を認識することで、キャリブレーションプレー
トにおける基準点(原点)及び基準方向(x、y軸)を
認識する。そして、認識した基準点及び基準方向に基づ
いて、画像中の複数の教示点をそれぞれ特定し、これら
の画像上の位置と予めわかっている位置との関係に基づ
いて、視覚センサのキャリブレーションを行う。
For this purpose, it is necessary to calibrate the visual sensor.
In Japanese Patent Publication No. 40, there is proposed an apparatus using a calibration plate in which a plurality of teaching points and one reference teaching point are arranged. In this calibration plate,
An elliptical reference teaching point is arranged at one corner thereof. Then, by recognizing the major axis direction and the minor axis direction of the reference teaching point (ellipse) in the captured image, the reference point (origin) and the reference direction (x, y axes) on the calibration plate are recognized. Then, a plurality of teaching points in the image are respectively specified based on the recognized reference points and the reference directions, and the calibration of the visual sensor is performed based on the relationship between the positions on these images and the positions known in advance. Do.

【0004】このように、基準教示点を設けることで、
各種のキャリブレーションパラメータを所定のキャリブ
レーションプレートを撮影するだけで得ることができ、
容易にキャリブレーションを行うことができる。
As described above, by providing the reference teaching point,
Various calibration parameters can be obtained simply by photographing a predetermined calibration plate,
Calibration can be performed easily.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この先に提案
の装置では、キャリブレーションプレートがカメラの光
軸に対し大きく傾いている場合、基準教示点である楕円
の長軸、短軸を精度よく検出することが難しいという問
題があった。さらに、基準教示点がキャリブレーション
プレートの角部に配置されているため、必ずこの部分を
視野に入れる必要があり、カメラ及びキャリブレーショ
ンプレートの配置における自由度が小さくなるという問
題があった。
However, in the device proposed above, when the calibration plate is greatly inclined with respect to the optical axis of the camera, the major axis and the minor axis of the ellipse serving as the reference teaching point can be accurately detected. There was a problem that it was difficult to do. Further, since the reference teaching points are arranged at the corners of the calibration plate, it is necessary to always include this portion in the field of view, and there is a problem that the degree of freedom in the arrangement of the camera and the calibration plate is reduced.

【0006】なお、特開平9−329418号公報に
は、大型のマークと小型のマークの2種類マーク(球
体)を複数個平面状に配置しワークを撮影し、この画像
から大型のマークを基に大まかなキャリブレーションパ
ラメータを求め、この結果を基に小型のマークの領域を
推定して、小型のマークの位置を正確に求め、キャリブ
レーションを行うことが示されている。しかし、この手
法においては、大型のマークと小型のマークを識別する
必要があるが、マークの置き方によっては、近くのマー
クが大きく遠くのマークが小さく見えるため、確実に判
定することが難しいという問題がある。さらに、大型の
マークはすべて視野内に入れる必要があり、カメラ及び
マークの配置の自由度が小さいという問題もあった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-329418 discloses that a plurality of two types of marks (spheres), a large mark and a small mark, are arranged in a plane and a workpiece is photographed. It shows that a rough calibration parameter is obtained, the area of a small mark is estimated based on the result, the position of the small mark is accurately obtained, and calibration is performed. However, in this method, it is necessary to distinguish between a large mark and a small mark. However, depending on how the marks are placed, it is difficult to make a reliable determination because near marks appear large and distant marks appear small. There's a problem. Furthermore, it is necessary to put all the large marks in the field of view, and there is a problem that the degree of freedom of arrangement of the camera and the marks is small.

【0007】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、基準点及び基準方向を確実に求めることができ、
かつ視覚センサ及びキャリブレーションプレートにおけ
る配置の自由度が大きい視覚センサのキャリブレーショ
ンプレート及びこれを利用したキャリブレーション装置
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a reference point and a reference direction can be reliably obtained.
It is another object of the present invention to provide a calibration plate for a visual sensor having a large degree of freedom in arrangement of the visual sensor and the calibration plate, and a calibration device using the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、視覚センサの
キャリブレーションに利用されるキャリブレーションプ
レートであって、その形状により第1基準方向を示す第
1基準形状と、第1基準形状との組み合わせで、第2基
準方向を示す第2基準形状と、複数の教示点と、を含
み、これら第1基準形状、第2基準形状及び複数の教示
点が予め定められた位置に配置されていることを特徴と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a calibration plate used for calibrating a visual sensor, comprising: a first reference shape indicating a first reference direction according to the shape; The combination includes a second reference shape indicating a second reference direction and a plurality of teaching points, and the first reference shape, the second reference shape, and the plurality of teaching points are arranged at predetermined positions. It is characterized by the following.

【0009】このように、本発明では、2つの基準形状
を利用するため、基準方向を精度よく検出することがで
きる。細長形状などにより、一方向のみを決定するの
は、比較的容易である。また、その面積重心などを求め
ることにより、基準点も求められる。そこで、第1の基
準形状を利用して、基準点及び第1基準方向を求める。
As described above, in the present invention, since two reference shapes are used, the reference direction can be detected with high accuracy. It is relatively easy to determine only one direction by an elongated shape or the like. Further, a reference point is also obtained by calculating the area centroid and the like. Therefore, a reference point and a first reference direction are obtained using the first reference shape.

【0010】そして、本発明では、第2の基準形状を参
照して、第2基準方向(例えば、y軸)を検出する。2
つの形状を利用することにより、第2基準方向を容易、
かつ高精度に求めることができる。
In the present invention, the second reference direction (for example, the y-axis) is detected with reference to the second reference shape. 2
By using the two shapes, the second reference direction is easy,
And it can be obtained with high accuracy.

【0011】また、前記第1基準形状は、1方向がこれ
に直交する方向に比べて長い細長形状であり、この長手
方向により第1基準方向を示すことが好適である。
It is preferable that the first reference shape is an elongated shape in which one direction is longer than a direction orthogonal to the first reference shape, and the longitudinal direction indicates the first reference direction.

【0012】すなわち、第1基準形状の縦横比をかなり
大きくすることによって、慣性主軸を求めることなどに
よりカメラの方向がかなり斜めでも第1基準方向(例え
ば、x軸)を確実に検出できる。
That is, by increasing the aspect ratio of the first reference shape considerably, the first reference direction (for example, the x-axis) can be reliably detected even when the direction of the camera is considerably oblique by obtaining the principal axis of inertia.

【0013】また、前記第2基準形状は、例えば円形、
四角形、菱形等他の教示点と区別できる特徴をもった閉
じた領域であって、第1基準形状と、円形の中心等を結
んだ方向によって第2基準方向を示すことが好適であ
る。
The second reference shape is, for example, a circle,
It is a closed area having a characteristic that can be distinguished from other teaching points such as a square and a rhombus, and it is preferable that the second reference direction is indicated by a direction connecting the first reference shape and the center of a circle or the like.

【0014】円等で構成された第2基準形状の面積重心
などを求め、この点と第1基準形状の基準点を結ぶこと
で、第2基準方向を決定できる。
The second reference direction can be determined by obtaining the area center of gravity of the second reference shape formed of a circle or the like and connecting this point to the reference point of the first reference shape.

【0015】また、前記第1及び第2の基準形状は隣接
して配置され、前記複数の教示点は第1及び第2基準形
状を取り囲んでその周囲に配置されていることが好適で
ある。
It is preferable that the first and second reference shapes are arranged adjacent to each other, and the plurality of teaching points are arranged around the first and second reference shapes so as to surround the first and second reference shapes.

【0016】このように、第1及び第2基準形状は、隣
接して配置され、その周囲に教示点を配置することによ
り、2つの基準形状が視野に入っていれば、基準点及び
第1及び第2基準方向が決定され、画像中の座標を決定
することができる。従って、カメラと、キャリブレーシ
ョンプレートの配置についての自由度が非常に高くな
る。
As described above, the first and second reference shapes are arranged adjacent to each other, and the teaching points are arranged around the first and second reference shapes. And the second reference direction are determined, and the coordinates in the image can be determined. Therefore, the degree of freedom regarding the arrangement of the camera and the calibration plate is very high.

【0017】また、本発明は、キャリブレーションプレ
ートを撮影し、撮影したキャリブレーションプレートの
画像に基づいて第1及び第2基準方向を認識し、認識し
た第1及び第2基準方向に基づいて認識した撮像画像中
の複数の教示点の画像上の位置と予めわかっている各教
示点のキャリブレーションプレート上の位置に基づいて
視覚センサのキャリブレーションを行うキャリブレーシ
ョン装置であって、上述のキャリブレーションプレート
を利用することを特徴とする。
According to the present invention, a calibration plate is photographed, the first and second reference directions are recognized based on the photographed image of the calibration plate, and the recognition is performed based on the recognized first and second reference directions. A calibration device for calibrating the visual sensor based on the image positions of a plurality of teaching points in the captured image and the positions of the teaching points known in advance on the calibration plate. It is characterized by using a plate.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明におけるキャリブレーショ
ン装置の概念図であり、カメラ1の視野内にキャリブレ
ーションプレート2が入るように配置し、カメラ1によ
ってキャリブレーションプレート2を撮像する。得られ
た画像は画像処理装置3により所定の画像信号に変換さ
れ、演算部4に送られる。演算部4は、キャリブレーシ
ョンプレート上のマークに基づき、基準位置、基準方向
を検出する。一方、データ入力部5からは、キャリブレ
ーションプレートにおけるマーク(第1、2基準形状及
び複数の教示点)の配列情報が演算部に供給されてい
る。そこで、演算部は、これらデータから画像中におけ
る各マークの座標値と、キャリブレーションプレート上
の各マークの位置から得られる空間座標位置の対応付け
を行う。そして、各マークの画像、空間座標値の組から
演算部4において、キャリブレーション演算を行い各種
のキャリブレーションパラメータ(カメラパラメータ)
を求める。得られたキャリブレーションパラメータは、
データ出力部6から他の装置に送るなどして後の処理
(例えば、ロボットハンドの制御など)に利用する。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a calibration device according to the present invention. The calibration plate 2 is arranged so as to be within the field of view of a camera 1, and the calibration plate 2 is imaged by the camera 1. The obtained image is converted into a predetermined image signal by the image processing device 3 and sent to the arithmetic unit 4. The calculation unit 4 detects a reference position and a reference direction based on the mark on the calibration plate. On the other hand, from the data input unit 5, array information of marks (first and second reference shapes and a plurality of teaching points) on the calibration plate is supplied to the calculation unit. Therefore, the arithmetic unit associates the coordinate values of each mark in the image with the spatial coordinate position obtained from the position of each mark on the calibration plate from these data. Then, the calculation unit 4 performs a calibration calculation from the set of the image of each mark and the spatial coordinate values, and performs various calibration parameters (camera parameters).
Ask for. The obtained calibration parameters are
The data is sent from the data output unit 6 to another device and used for subsequent processing (for example, control of a robot hand).

【0020】図2は、実施形態におけるキャリブレーシ
ョンプレート2の構成を示している。このように、キャ
リブレーションプレート2は、第1基準形状10と、第
2基準形状12と、複数の教示点14を有している。
FIG. 2 shows the configuration of the calibration plate 2 in the embodiment. Thus, the calibration plate 2 has the first reference shape 10, the second reference shape 12, and the plurality of teaching points 14.

【0021】第1基準形状10は、両端が半円状の細長
いスロット形状をしている。従って、この形状の慣性主
軸(長手方向)を検出することで、第1の基準方向を容
易に検出できる。また、第1基準形状の領域の中心点を
検出することにより、基準点(例えば原点)を決定する
ことができる。例えば、基準点を(100,100,
0)として他の場所を原点(0,0,0)と定めてもよ
い。
The first reference shape 10 has an elongated slot shape in which both ends are semicircular. Therefore, the first reference direction can be easily detected by detecting the principal axis of inertia (longitudinal direction) of this shape. Further, the reference point (for example, the origin) can be determined by detecting the center point of the area of the first reference shape. For example, if the reference point is (100, 100,
0) may define another location as the origin (0, 0, 0).

【0022】第2基準形状12は、小さな円であり、こ
の面積重心(中心)と、第1基準形状の基準点を結ぶこ
とで、第2基準方向を決定することができる。
The second reference shape 12 is a small circle, and the second reference direction can be determined by connecting the area center of gravity (center) to the reference point of the first reference shape.

【0023】このように、本実施形態では、2つの基準
形状を利用するため、基準方向を精度よく検出すること
ができる。すなわち、第1基準形状は、縦横比をかなり
大きく(1:2以上、例えば1:3)することによっ
て、カメラ1の方向がかなり斜めでも慣性主軸を確実に
検出できる。また、面積重心から、基準点を決定するこ
とも容易である。
As described above, in the present embodiment, since two reference shapes are used, the reference direction can be detected with high accuracy. That is, by setting the aspect ratio of the first reference shape to be considerably large (1: 2 or more, for example, 1: 3), the principal axis of inertia can be reliably detected even when the direction of the camera 1 is considerably oblique. It is also easy to determine the reference point from the area center of gravity.

【0024】一方、この第1基準方向に対し基準点にお
いて直交する第2基準方向を1つの形状から求めるの
は、かなり難しい。本実施形態では、小円で構成された
第2基準形状の面積重心を求め、これと基準点を結ぶこ
とで、第2基準方向を決定する。このため、その検出は
容易であり、かつ高精度に行える。
On the other hand, it is very difficult to obtain a second reference direction orthogonal to the first reference direction at a reference point from one shape. In the present embodiment, the area reference center of the second reference shape composed of small circles is determined, and this is connected to the reference point to determine the second reference direction. Therefore, the detection is easy and can be performed with high accuracy.

【0025】また、第1及び第2基準形状10、12
は、隣接して配置されている。従って、この2つの基準
形状がカメラ1の視野に入っていれば、基準点及び第1
及び第2基準方向が決定され、画像中の座標を決定する
ことができる。従って、カメラ1と、キャリブレーショ
ンプレートの配置についての自由度が非常に高くなる。
The first and second reference shapes 10, 12
Are arranged adjacent to each other. Therefore, if these two reference shapes are within the field of view of the camera 1, the reference point and the first
And the second reference direction are determined, and the coordinates in the image can be determined. Therefore, the degree of freedom regarding the arrangement of the camera 1 and the calibration plate is very high.

【0026】さらに、第1及び第2基準形状10、12
をキャリブレーションプレート2の中心部に配置し、そ
の周囲に複数の教示点14を配置した。これによって、
図3に示すように、第1及び第2基準形状が画像中のど
の位置にあっても、教示点についての座標値を決定する
ことができる。特に、この方法によれば図3に示すよう
に第1及び第2基準形状が画像中のどの位置にあって
も、撮像画像全体に教示点を配置することができ、これ
はキャリブレーション演算の精度向上に大きく寄与す
る。
Further, the first and second reference shapes 10, 12
Was arranged at the center of the calibration plate 2, and a plurality of teaching points 14 were arranged around the center. by this,
As shown in FIG. 3, the coordinate values of the teaching point can be determined regardless of where the first and second reference shapes are located in the image. In particular, according to this method, as shown in FIG. 3, the teaching points can be arranged over the entire captured image regardless of the position of the first and second reference shapes in the image. It greatly contributes to improving accuracy.

【0027】なお、キャリブレーションプレート2は、
基準形状、教示点がその画像において、区別できるよう
なものであれば、板材に印刷したものなどどのような材
質のものであってもよいが、例えば金属製で基準形状及
び教示点に対応する穴を開けたものなどが好適である。
Note that the calibration plate 2
The reference shape and the teaching points may be of any material such as those printed on a plate material as long as they can be distinguished in the image. It is preferable to use one with a hole.

【0028】次に、キャリブレーションの動作につい
て、図4に基づいて説明する。まず、カメラ1により撮
像したキャリブレーションプレート2の画像を画像処理
装置3に取り込む(S0)。これは、図5に示す中間調
画像である。この画像は、第1及び第2基準形状10、
12を含んだものである。画像処理部は、所定のしきい
値との比較により、画像を2値化する(S1)。これに
よって、図6に示すように、第1及び第2基準形状1
0、12及び教示点14の領域と、その他の部分が識別
される。
Next, the operation of the calibration will be described with reference to FIG. First, an image of the calibration plate 2 taken by the camera 1 is taken into the image processing device 3 (S0). This is the halftone image shown in FIG. This image includes first and second reference shapes 10,
12 is included. The image processing unit binarizes the image by comparing it with a predetermined threshold (S1). Thereby, as shown in FIG. 6, the first and second reference shapes 1
Regions of 0, 12, and the teaching point 14 and other portions are identified.

【0029】2値化処理が終わった場合には、そのデー
タは演算部4に送られさらに処理されるが、画像処理装
置3と演算部4は、1つのコンピュータにより構成する
ことができる。演算部4では、2値化画像から基準形状
及び教示点の領域を抽出し、その中から第1基準形状1
0を検出する(S2)。この第1基準形状10の検出
は、縦または横が最も大きい領域を見つけだすことによ
って行う。すなわち、本実施形態では、図6に示すよう
に、第1基準形状10の長手方向の長さは、教示点14
の3倍程度に形成している。そこで、抽出された領域に
ついて画面上における縦横を検出すれば、第1基準形状
が最も大きくなる。
When the binarization processing is completed, the data is sent to the arithmetic unit 4 for further processing. The image processing device 3 and the arithmetic unit 4 can be constituted by one computer. The calculation unit 4 extracts the reference shape and the area of the teaching point from the binarized image, and extracts the first reference shape 1
0 is detected (S2). The detection of the first reference shape 10 is performed by finding a region having the largest length or width. That is, in the present embodiment, as shown in FIG.
About three times as large as Therefore, if the vertical and horizontal directions on the screen are detected for the extracted area, the first reference shape becomes the largest.

【0030】次に、検出した第1基準形状10から、図
7に示すように、x軸方向(第1基準方向)及び原点
(基準点)を検出する(S3)。ここで、このx軸方向
は、抽出した第1基準形状10の慣性主軸を公知のアル
ゴリズムにより求めることによって行う。また、原点
は、領域の面積重心を求めることで行う。
Next, as shown in FIG. 7, the x-axis direction (first reference direction) and the origin (reference point) are detected from the detected first reference shape 10 (S3). Here, the x-axis direction is determined by obtaining the principal axis of inertia of the extracted first reference shape 10 by a known algorithm. The origin is determined by obtaining the area centroid of the region.

【0031】次に、y軸方向(第2基準方向)を検出す
る(S4)。このy軸方向を検出するために、まず第2
基準形状12を検出する。この実施形態において、第2
基準形状12は、教示点14より小さな円であり、第1
基準形状に隣接して配置してある。そこで、原点に近い
最も小さな領域を抽出することで、第2基準形状12を
検出する。そして、この第2基準形状12の面積重心を
検出して、この重心と原点を結ぶことでy軸が検出され
る。この検出を図8に示す。
Next, the y-axis direction (second reference direction) is detected (S4). To detect this y-axis direction, first,
The reference shape 12 is detected. In this embodiment, the second
The reference shape 12 is a circle smaller than the teaching point 14 and has a first shape.
It is arranged adjacent to the reference shape. Therefore, the second reference shape 12 is detected by extracting the smallest area near the origin. Then, the area center of gravity of the second reference shape 12 is detected, and the y axis is detected by connecting the center of gravity to the origin. This detection is shown in FIG.

【0032】このようにして、画素中のキャリブレーシ
ョンプレート2における原点、x軸、y軸が特定され
る。そこで、画像中の教示点14を探索し、図9に示す
ように、それぞれを特定するためにラベリングを施す
(S5)。また、各教示点についての画像上の座標値、
及び空間座標値の対応付けを行う。なお、各教示点の空
間座標値は、キャリブレーションプレート2における原
点(基準点)からの相対的位置関係により既知である。
また、教示点の座標値は、領域の面積重心などにより決
定する。
In this way, the origin, x-axis, and y-axis of the calibration plate 2 in the pixel are specified. Therefore, the teaching points 14 in the image are searched, and labeling is performed to specify each of them, as shown in FIG. 9 (S5). Also, coordinate values on the image for each teaching point,
And spatial coordinate values. Note that the spatial coordinate value of each teaching point is known from the relative positional relationship from the origin (reference point) on the calibration plate 2.
The coordinate value of the teaching point is determined based on the area center of gravity of the region.

【0033】これによって、各教示点について、座標
値、空間座標値の関係を示すリストが表1に示すように
得られる。
As a result, a list showing the relationship between coordinate values and spatial coordinate values for each teaching point is obtained as shown in Table 1.

【0034】[0034]

【表1】 そして、得られた対応関係に基づいて、キャリブレーシ
ョンを実行し、各種のキャリブレーションパラメータを
算出する(S6)。この計算は、特開平6−13784
0号公報に記載した手法などがそのまま利用可能であ
る。
[Table 1] Then, calibration is executed based on the obtained correspondence, and various calibration parameters are calculated (S6). This calculation is based on Japanese Unexamined Patent Publication No.
The method described in Japanese Patent Publication No. 0 can be used as it is.

【0035】ここで、S5の教示点の探索について、図
9に基づいてさらに説明する。まず、x軸上の教示点原
点から順に探し、これをリストに登録する。これは、原
点からx軸の正方向に存在する教示点の対応点に対し、
(2,0),(3,0),(4,0)・・・、負方向に
(−2,0),(−3,0),(−4,0)・・・とい
うようにラベリングすることによって、各対応点を教示
点に対応させる。
Here, the search for the teaching point in S5 will be further described with reference to FIG. First, the teaching points are sequentially searched from the x-axis origin and registered in a list. This corresponds to the corresponding point of the teaching point that exists in the positive direction of
(2,0), (3,0), (4,0) ..., (-2,0), (-3,0), (-4,0) ... in the negative direction By performing labeling, each corresponding point is made to correspond to a teaching point.

【0036】なお、教示点(1,0),(−1,0)及
び(0,1),(0,−1)は、基準形状10、12が
存在するため、本実施形態では存在しない。また教示点
(0,0)は、第1基準点をもって、これに代える。
The teaching points (1, 0), (-1, 0) and (0, 1), (0, -1) do not exist in the present embodiment because the reference shapes 10, 12 exist. . The teaching point (0, 0) is replaced with the first reference point.

【0037】次に、x軸上の教示点(n,0){n=・
・・,−3,−2,0,2,3,4,・・・}からy軸
方向に教示点(n,1),(n,2),・・・,(n,
−1),(n,−2),・・・を探索し、対応点をリス
トに登録する。
Next, the teaching point (n, 0) on the x-axis {n ==
.., -3, -2, 0, 2, 3, 4,..., In the y-axis direction, teaching points (n, 1), (n, 2),.
-1), (n, -2),... And the corresponding points are registered in a list.

【0038】ここで、x=1,−1である教示点は、
(1,0)(−1,0)の教示点が存在しないため、原
点と(2,0)の教示点、または原点と(−2,0)の
教示点の中点から、y軸方向に探索し、対応点をリスト
に登録する。
Here, the teaching point where x = 1, -1 is
Since the teaching point of (1,0) (-1,0) does not exist, the y-axis direction from the middle point of the teaching point of the origin and (2,0) or the teaching point of (-2,0) And the corresponding point is registered in the list.

【0039】次に、y軸上の教示点(0,m){m=・
・・,−3,−2,2,3,4,・・・}からx軸方向
に教示点(1,m),(2,m),・・・,(−1,
m),(−2,m),・・・を探索し、対応点をリスト
に登録する。但し、既にリストに登録された教示点は新
たに登録しない。
Next, the teaching point (0, m) on the y-axis {m = ·
.., -3, -2, 2, 3, 4,... In the x-axis direction from the teaching point (1, m), (2, m),.
m), (−2, m),... and the corresponding points are registered in a list. However, the teaching points already registered in the list are not newly registered.

【0040】また、y=1,−1である教示点は、
(0,−1),(0,1)の教示点が存在しないため、
原点と(0,2)あるいは(0,−2)の中点から、x
軸方向に探索し、対応点をリストに登録する。
The teaching point where y = 1, -1 is
Since there are no teaching points of (0, -1) and (0, 1),
From the origin and the midpoint of (0,2) or (0, -2), x
Search in the axial direction and register the corresponding points in the list.

【0041】このようにして、画像上の各教示点が検出
される。
Thus, each teaching point on the image is detected.

【0042】ここで、画像において、ひずみがある場
合、x,y軸方向が湾曲してしまう。この場合、原点上
でのx,y軸の方向ベクトルを画像全体に適用して教示
点を求めると、原点を離れるに従いずれが大きくなる。
そこで、x,y軸の方向を逐次変更して教示点を探索す
る。
Here, if there is distortion in the image, the x and y axis directions are curved. In this case, when the teaching point is obtained by applying the direction vectors of the x and y axes on the origin to the entire image, the larger the distance from the origin, the larger the value.
Therefore, the teaching points are searched by sequentially changing the directions of the x and y axes.

【0043】例えば、図10におけるp0,p1を探索
後、次の教示点を探索する場合には、p0とp1との中
心を通る直線の方向に探索を行う。p2を検出後のp3
の探索においては、p1とp2を通る直線の方向に探索
を行う。このように、直前のベクトルを次の教示点の探
索に利用することで、画像に湾曲があっても正しい教示
点の探索が行える。
For example, when searching for the next teaching point after searching for p0 and p1 in FIG. 10, the search is performed in the direction of a straight line passing through the center between p0 and p1. p3 after detection of p2
Is searched in the direction of a straight line passing through p1 and p2. In this way, by using the immediately preceding vector for searching for the next teaching point, a correct teaching point can be searched for even if the image has a curvature.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2種類の基準形状を有するキャリブレーションプレート
を採用することで、これを撮像した画像から、基準点
(原点)、第1及び第2基準方向(x,y軸)を高精度
に検出することができる。そこで、その結果を利用し
て、視覚センサの高精度のキャリブレーションが行え
る。また、基準形状をキャリブレーションプレートの中
心部に配置することで、視覚センサとキャリブレーショ
ンプレートとの間の配置の自由度を上昇することができ
る。
As described above, according to the present invention,
By employing a calibration plate having two types of reference shapes, a reference point (origin), and first and second reference directions (x, y axes) can be detected with high accuracy from an image obtained by capturing the calibration plate. it can. Therefore, the calibration of the visual sensor can be performed with high accuracy using the result. In addition, by arranging the reference shape at the center of the calibration plate, the degree of freedom of arrangement between the visual sensor and the calibration plate can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 キャリブレーション装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a calibration device.

【図2】 キャリブレーションプレートの構成を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a calibration plate.

【図3】 基本形状の位置を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the position of a basic shape.

【図4】 動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an operation.

【図5】 撮像画像の表示例を示す中間調画像の写真で
ある。
FIG. 5 is a photograph of a halftone image showing a display example of a captured image.

【図6】 2値化画像及び第1基本形状の検出を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating detection of a binarized image and a first basic shape.

【図7】 原点、x軸の検出を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating detection of an origin and an x-axis.

【図8】 第2基準形状及びy軸検出を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a second reference shape and y-axis detection.

【図9】 教示点の検出を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating detection of a teaching point.

【図10】 教示点の探索を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a search for a teaching point.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カメラ、2 キャリブレーションプレート、3 画
像処理装置、4 演算部、5 データ入力部、6 デー
タ出力部、10 第1基準形状、12 第2基準形状、
14 教示点。
1 camera, 2 calibration plate, 3 image processing device, 4 operation unit, 5 data input unit, 6 data output unit, 10 first reference shape, 12 second reference shape,
14 Teaching point.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 視覚センサのキャリブレーションに利用
されるキャリブレーションプレートであって、 その形状により第1基準方向を示す第1基準形状と、 第1基準形状との組み合わせで、第2基準方向を示す第
2基準形状と、 複数の教示点と、を含み、 これら第1基準形状、第2基準形状及び複数の教示点が
予め定められた位置に配置されていることを特徴とする
キャリブレーションプレート。
1. A calibration plate used for calibration of a visual sensor, wherein a second reference direction is determined by a combination of a first reference shape indicating a first reference direction according to the shape thereof, and a first reference shape. And a plurality of teaching points, wherein the first reference shape, the second reference shape and the plurality of teaching points are arranged at predetermined positions. .
【請求項2】 請求項1に記載のキャリブレーションプ
レートにおいて、 前記第1基準形状は、1方向がこれに直交する方向に比
べて長い細長形状であり、この長手方向により第1基準
方向を示すことを特徴とするキャリブレーションプレー
ト。
2. The calibration plate according to claim 1, wherein the first reference shape is an elongated shape in which one direction is longer than a direction orthogonal to the first reference shape, and the first reference direction is indicated by the longitudinal direction. A calibration plate, characterized in that:
【請求項3】 請求項2に記載のキャリブレーションプ
レートにおいて、 前記第2基準形状は、中心または重心等の基準となる点
を有する円形、楕円、矩形、多角形等の閉じた領域であ
って、第1基準形状と、第2基準形状の基準となる点を
結んだ方向によって第2基準方向を示すことを特徴とす
るキャリブレーションプレート。
3. The calibration plate according to claim 2, wherein the second reference shape is a closed area such as a circle, an ellipse, a rectangle, or a polygon having a reference point such as a center or a center of gravity. A calibration plate, wherein a second reference direction is indicated by a direction connecting a point serving as a reference of the first reference shape and the second reference shape.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つに記載のキ
ャリブレーションプレートにおいて、 前記第1及び第2の基準形状は隣接して配置され、前記
複数の教示点は第1及び第2基準形状を取り囲んでその
周囲に配置されていることを特徴とするキャリブレーシ
ョンプレート。
4. The calibration plate according to claim 1, wherein said first and second reference shapes are arranged adjacent to each other, and said plurality of teaching points are first and second teaching points. A calibration plate, which surrounds a reference shape and is arranged around the reference shape.
【請求項5】 キャリブレーションプレートを撮影し、
撮影したキャリブレーションプレートの画像に基づいて
第1及び第2基準方向を認識し、認識した第1及び第2
基準方向に基づいて認識した撮像画像中の複数の教示点
の画像上の位置と予めわかっている各教示点のキャリブ
レーションプレート上の位置に基づいて視覚センサのキ
ャリブレーションを行うキャリブレーション装置であっ
て、 請求項1〜4のいずれか1つに記載のキャリブレーショ
ンプレートを利用することを特徴とする視覚センサのキ
ャリブレーション装置。
5. Photographing a calibration plate,
The first and second reference directions are recognized based on the captured image of the calibration plate, and the recognized first and second reference directions are recognized.
A calibration device for calibrating a visual sensor based on the image positions of a plurality of teaching points in a captured image recognized based on a reference direction and the position of each teaching point known in advance on a calibration plate. A calibration device for a visual sensor, wherein the calibration plate according to any one of claims 1 to 4 is used.
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