JP2001159519A - 画像認識用ターゲット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周囲光の明暗に影響されず、ターゲットに類似
した別物体がカメラで撮影した画像に含まれていてもそ
の物体をターゲットと誤認することなく、容易にターゲ
ットを画像認識することができる画像認識用ターゲット
装置を提供する。 【解決手段】光波測定儀において計測対象の計測用反射
板１４（ターゲット）を照明機具５４の中央部に貼り付
けてターゲット装置５０を構成する。このように構成し
たターゲット装置５０を計測対象空間に設置し、カメラ
で撮影すると、計測用反射板１４の周辺部が明るく照明
されているため、容易に計測用反射板１４を画像認識す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像認識用ターゲッ
ト装置に係り、特に計測用反射板を画像認識し、自動で
計測用反射板の位置を計測する電子式測距測角儀に適用
される画像認識用ターゲット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子式測距測角儀は、ターゲット（計測
用反射板）の位置を測定する計測器であり、例えば、計
測用反射板の設置方向（垂直角度、水平角度）と、その
計測用反射板までの距離とから計測用反射板の３次元位
置を計測する。計測の際には、電子式測距測角儀のファ
インダをのぞき、電子式測距測角儀の鉛直角度と水平角
度とを操作してファインダのレンズ中心と計測用反射板
の中心とを一致させ、その時の鉛直角度と水平角度から
計測用反射板の設置方向を計測する。そして、レーザ光
等の光波を計測用反射板に照射して計測用反射板までの
距離を測定する。

【０００３】従来、このような作業を自動化するため、
ＣＣＤカメラと小型モータを内蔵した電子式測距測角儀
が知られている。この電子式測距測角儀は、ＣＣＤカメ
ラで計測対象空間に存在する計測用反射板の位置（方
向）を画像認識し、小型モータで鉛直角度と水平角度を
自動調整して測定方向を計測用反射板中心に自動で一致
させる。そして、計測用反射板までの距離を計測する。
これにより、手動の場合と同様に、計測用反射板の設置
方向と距離が分かり、計測用反射板の３次元位置を計測
することができる。また、計測対象空間に計測用反射板
が多数存在する場合には、ＣＣＤカメラで撮影した画像
全体の中から個々の計測用反射板を認識し、各計測用反
射板中心に測定方向を自動で一致させてその距離を計測
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上述のようにＣＣＤカメラによって得た画像から計測用
反射板を認識する際、周囲光や計測用反射板に類似した
別物体等の影響により計測用反射板の画像認識率が低下
するという欠点があった。

【０００５】また、計測用反射板が複数設定されている
場合に、所望の計測用反射板のみを画像認識により自動
で特定し、その位置のみ計測するということができなか
った。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、周囲光の明暗に影響されず、ターゲット（計測
用反射板）に類似した別物体がカメラで撮影した画像に
含まれていてもその物体をターゲットと誤認することな
く、容易にターゲットを画像認識することができる画像
認識用ターゲット装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を解決
するために、請求項１に記載の発明は、所定位置にター
ゲットが設置された対象空間をカメラで撮影し、該撮影
して得られた画像から前記ターゲットを画像認識する画
像認識方法に使用される画像認識用ターゲット装置にお
いて、前記ターゲットと、前記ターゲットの輪郭周辺の
一部又は全体に配置される発光体と、から成ることを特
徴としている。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記発光体を、別々に点灯又は
消灯可能な複数の発光部位に分割することにより、点灯
又は消灯させる発光部位の配列によって所望の発光パタ
ーンを生成できるようにし、前記対象空間に設置された
所望の画像認識用ターゲット装置のターゲットを前記発
光体の発光パターンにより特定できるようにしたことを
特徴としている。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、前記発光
体を、発光する色が異なる複数の発光部位に分割するこ
とにより、各発光部位が発光する色の配列によって所望
の発光パターンを生成できるようにし、前記対象空間に
設置された所望の画像認識用ターゲット装置のターゲッ
トを前記発光体の発光パターンにより特定できるように
したことを特徴としている。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載の画像認識用ターゲット装置が設置された対象空
間をカメラで撮影し、該撮影して得られた画像から前記
画像認識用ターゲット装置のターゲットを画像認識する
ことを特徴としている。

【００１１】また、請求項５に記載の発明は、前記請求
項４に記載の画像認識方法を使用した自動計測方法であ
って、前記画像認識方法によって認識したターゲットの
方向に自動で測定方向を設定し、該測定方向にある前記
ターゲットまでの距離を測定することを特徴としてい
る。

【００１２】以上の本発明によれば、ターゲットの周辺
部に配置された発光体により、ターゲットの周辺部が明
るく照明されるため、周囲光の明暗に影響されず適切に
ターゲットを画像認識することができる。また、発光体
の発光パターンにより、ターゲットとターゲットに類似
した別物体との区別を容易に行うことができると共に、
対象空間に複数のターゲットが存在する場合でも所望の
ターゲットのみを特定して画像認識することができるよ
うになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る画像認識用ターゲット装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。

【００１４】本発明は、電子式測距測角儀に関連して適
用されるため、まず電子式測距測角儀の概要を説明す
る。

【００１５】図１は、電子式測距測角儀の外観を示した
外観図である。同図に示すように電子式測距測角儀１０
は、通常、三脚１２に固定されて使用される。また、３
次元位置を計測したい箇所に計測用反射板１４が設置さ
れる。尚、同図に示す計測用反射板１４は、四角形の反
射板であり、その中央が認識し易いように十字の線が描
かれているが、計測用反射板１４の形状等はこのような
ものに限らず任意の形状等とすることができる。

【００１６】電子式測距測角儀１０は図示しないモータ
により鉛直方向及び水平方向に回動するようになってお
り、自動でモータを駆動することにより、計測対象空間
に設置された計測用反射板１４の中心に測距用のレーザ
光を照射する。そして、このときの電子式測距測角儀１
０の鉛直角度及び水平角度を検出することにより、計測
用反射板１４の方向を計測し、また、レーザ光が計測用
反射板１４との間を往復する時間を検出することによ
り、計測用反射板１４までの距離を計測する。これによ
り、計測用反射板１４の３次元位置が計測される。

【００１７】また、電子式測距測角儀１０には、図示し
ないＣＣＤカメラ（以下、単にカメラという）が内蔵さ
れており、このカメラで計測対象空間を撮影し、撮影し
て得られた画像により計測用反射板１４を画像認識す
る。これにより、計測用反射板１４の方向を自動で認識
することができ、上述のようにモータで電子式測距測角
儀１０を鉛直方向及び水平方向に回動させて計測用反射
板１４の中心を撮影画像の中心に合わせることにより、
測距用のレーザ光を計測用反射板１４の中心に自動で一
致させることができる。

【００１８】尚、計測用反射板１４までの距離を測定す
る方法は、上述の方法に限らず、変調したレーザ光が計
測用反射板１４との間を往復する間に生じる位相変化か
ら距離を測定する方法等、他の方法も知られており、本
発明においては、どのような測距方法であってもよい。
特に、レーザ光などの光波を使用するものでなく、２台
のカメラで計測対象空間を立体的に撮影し、その２枚の
画像上のターゲットの位置に基づいてターゲットの距離
（及び方向）を測定するような方法、装置であってもよ
い。この場合、ターゲットは反射板でなくてもよい。

【００１９】図２は、上述のような計測用反射板１４の
位置を自動計測する電子式測距測角儀１０において撮影
画像から計測用反射板１４を画像認識する手順を示した
図である。まず、上述のように計測対象空間をカメラで
撮影することにより、計測用反射板１４を含んだ風景画
像が得られる（ステップＳ１０）。計測用反射板が多数
設置されている場合にはその画像には多数の計測用反射
板の画像が含まれる。次に、ステップＳ１０によって取
得した画像全体に２値化処理を施す（ステップＳ１
２）。この処理は、取得した画像の各画素が受光量に応
じた光の濃淡値で表されているため、ある一定の閾値で
明暗を区別することにより、画像全体の明暗を白黒等の
２色で表現する画像処理である。これにより、取得画像
内の物体の特徴的な形状が明確化される。但し、周囲光
や計測用反射板に類似した別物体等の影響により計測用
反射板１４を確実に認識するのが難しい場合があるた
め、また、計測用反射板１４が複数ある場合に所望の計
測用反射板を自動で特定することができないため、計測
用反射板１４を後述のように構成する。

【００２０】次に２値化画像内の特徴的な形状の中か
ら、特徴パラメータを用いて特定の形状を抽出する（ス
テップＳ１４）。この処理は、形状の面積、周囲長、円
形度、重心等の値から円、四角、三角等の形状を識別す
る処理である。これにより、特定形状の特徴をもった計
測用反射板１４以外の画像が除外され、計測用反射板１
４だけの画像が取得される（ステップＳ１６）。

【００２１】以上のようにして撮影画像から計測用反射
板１４を画像認識することで、計測用反射板１４の位置
を自動計測することができる。

【００２２】次に、上記計測用反射板１４の画像認識を
容易且つ確実に行えるようにするための本発明に係るタ
ーゲット装置の実施の形態について説明する。

【００２３】図３は、上述のような計測用反射板１４を
有するターゲット装置の第１の実施の形態を示した斜視
図である。同図に示すターゲット装置５０は、上述のよ
うな計測用反射板１４と、均一な強さで発光する四角形
の照明器具５４とから構成され、計測用反射板１４は、
照明器具５４の中央部に貼り付けられる。計測用反射板
１４は上述したように四角形に形成されると共に、その
中央が容易に分かるように十字の線が描かれている。照
明器具５４は、例えばＬＥＤ等の発光体であり、コンセ
ント５６から供給される電源によって発光するものであ
る。尚、電源は電池から得るようにしてもよい。また、
計測用反射板１４が貼り付けられる照明器具５４の中央
部は発光させる必要はなく、発光体以外の部材で構成し
てもよい。

【００２４】このようなターゲット装置５０を用いるこ
とにより、カメラで撮影した際に、照明器具５４の照明
光によって計測用反射板１４の周辺部で一定の光量が得
られるため、画像処理時において、計測用反射板１４の
形状を容易に抽出することができる。また、照明器具５
４に対して計測用反射板１４の貼り付け位置を変えるこ
とにより、図４に示すようにターゲット装置５０が撮影
画像内に複数含まれる場合においても、所望の１つのタ
ーゲット装置５０の計測用反射板１４を認識することが
可能となる。

【００２５】図５は、上記計測用反射板１４を有するタ
ーゲット装置の第２の実施の形態を示した図である。同
図に複数示している各ターゲット装置６０、６０、…
は、いずれも、別々に点灯、消灯が可能な複数の発光体
６２、６２…（図中左上ターゲット装置６０参照）が集
合した照明器具６４の中央部に計測用反射板１４が貼り
付けられたものである。尚、各ターゲット装置６０は、
照明器具６４の各発光体６２の点灯、消灯位置が相違す
るのみで構成は全く同じである（黒色で塗りつぶした発
光体は消灯、それ以外は点灯を示す）。

【００２６】このようなターゲット装置６０を用いるこ
とにより、第１の実施の形態と同様にこの照明器具６４
の照明光によって計測用反射板１４の画像認識を容易に
行うことができると共に、ターゲット装置６０が撮影画
像内に複数含まれる場合においても、各々のターゲット
装置６０について照明器具６４の発光体６２の点灯部位
を図５の如く変え、発光パターンを変えておくことによ
り所望の１つのターゲット装置６０の計測用反射板１４
を認識することが可能となる。

【００２７】図６は、上記計測用反射板１４を有するタ
ーゲット装置の第３の実施の形態を示した図である。同
図に示すターゲット装置７０は、計測用反射板１４を貼
り付ける照明器具７４が第１及び第２の実施の形態のよ
うに四角形でなくても任意の形状とすることができる例
を示したもので、照明器具７４の形状を三角形としてい
る。また、同図に示す照明器具７４は、第２の実施の形
態のように、別々に点灯、消灯が可能な複数の発光体７
２、７２、…によって構成されている。尚、黒色で塗り
つぶした発光体７２は消灯、それ以外は点灯を示してい
るが、同図は、照明器具７４の点灯部位のパターンの一
例を示したものである。

【００２８】このようなターゲット装置７０によって、
第１又は第２の実施の形態と全く同様の効果が得られ
る。

【００２９】図７は、上記計測用反射板１４を有するタ
ーゲット装置の第４の実施の形態を示した図である。同
図に複数示している各ターゲット装置８０、８０、…
は、いずれも、第２の実施の形態と同様に、別々に点
灯、消灯が可能な複数の発光体８２、８２…（図中左上
ターゲット装置８０参照）が集合した照明器具８４の中
央部に計測用反射板１４が貼り付けられたものである。
但し、各発光体８２は、第２の実施の形態よりも細かく
分割されている（ただし、第２の実施の形態と同じよう
に分割してもよい）と共に、各発光体８２は例えば、黄
色、青色、赤色の複数色で発光することができるように
なっている。同図に示す各ターゲット装置８０は、いず
れも同じ構成であるが、照明器具８４の発光パターンを
変えて示している。例えば、黒で示した発光体は赤色、
灰色で示した発光体は青色、白で示した発光体は黄色で
発色している部分である。尚、照明器具８４の発光パタ
ーンは、同一の照明器具８４で各発光体８２の色を切り
換えて任意に変更できるようにしてもよいし、予め決め
られた色の発光体を配列して所望の発光パターンを構成
するようにしてもよい。

【００３０】このようなターゲット装置８０を用いるこ
とにより、周囲光や周囲の色彩の影響で特定色の認識が
困難な場合でも、ターゲット装置８０の照明器具８４で
発光する色を工夫することでターゲット装置８０の計測
用反射板１４を容易に画像認識でき、また、照明器具８
４の発光パターンが増加することにより、計測対象空間
に各々の識別が可能な多数のターゲット装置８０を配置
することができる。更に、濃淡画像の２値化処理では、
白黒２色の画像処理を行っているが、カラー画像ではＲ
ＧＢの複合から画像認識が行えるため、一般に濃淡画像
処理により認識率が高いという利点もある。

【００３１】図８は、上記計測用反射板１４を有するタ
ーゲット装置の第５の実施の形態を示した図である。同
図の計測対象空間に設置された複数のターゲット装置９
０は、第１乃至第４の実施の形態で示したターゲット装
置のいずれかと同様に構成されるが、計測用反射板１４
の周囲に配置される照明器具９４の発光パターンが周期
的に変化（単に同一パターンの周期的な点滅も含む。以
下同じ）する点で相違する。即ち、計測対象空間に設置
された複数のターゲット装置９０のうち、目的のターゲ
ット装置９０の照明器具９４を、画像処理用の計算機１
００等で制御してその発光パターンを周期的に変化させ
る（発光パターンの送信）。一方、電子式測距測角儀１
０のカメラで撮影された画像（動画像又は所定周期毎の
静止画像）を計算機１００に取り込み（発光パターンの
取得）、各ターゲット装置９０の照明器具９４の発光パ
ターンを取得する。そして、取得した発光パターン（発
光パターンの時間的な変化）のうち、目的のターゲット
装置９０に送信した発光パターン（発光パターンの時間
的な変化）と一致するものを検出することにより、目的
のターゲット装置９０を特定し、そのターゲット装置９
０の計測用反射板１４を画像認識する。これにより特定
の計測用反射板１４のみを画像認識することができると
共に、周囲の類似した形状、色彩の影響を最小限に抑え
ることが可能である。

【００３２】尚、図８に示したようなシステムは本実施
の形態に限らず、上記第２乃至第４の実施の形態で示し
たように発光パターンによって所望のターゲット装置の
計測用反射板１４を特定する場合に有効である。

【００３３】以上、上記実施の形態では、電子式測距測
角儀に使用されるターゲット装置について説明したが、
上述したように、２台のカメラで計測対象空間を立体的
に撮影し、その２枚の画像上のターゲットの位置に基づ
いてターゲットの距離（及び方向）を測定するような装
置では、測定対象点を特定するターゲットは反射板でな
くてもよく、この場合には、上述した計測用反射板１４
の代わりに所望形態のターゲットに対して上述と同様の
ターゲット装置を構成すれば、そのターゲットを画像認
識する際に上述と同様の効果を得ることができる。

【００３４】また、上記実施の形態では、計測用の反射
板又はターゲットについて説明したが、計測用に限らず
所定のターゲットを画像認識するという場合には本発明
を適用できる。

【００３５】また、上記実施の形態では、計測用反射板
１４（ターゲット）の輪郭周辺全体に照明器具が配置さ
れるようにしたが、照明器具は、計測用反射板１４の輪
郭周辺の一部であってもよく、例えば、計測用反射板１
４の上下、左右のいずれか一辺、又は二辺のみに配置し
てもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像認
識用ターゲット装置によれば、ターゲットの周辺部に配
置された発光体により、ターゲットの周辺部が明るく照
明されるため、周囲光の明暗に影響されず適切にターゲ
ットを画像認識することができ、画像認識の向上が期待
できる。また、発光体の発光パターンにより、ターゲッ
トとターゲットに類似した別物体との区別を容易に行う
ことができると共に、対象空間に複数のターゲットが存
在する場合でも所望のターゲットのみを特定して画像認
識することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、電子式測距測角儀の外観を示した外観
図である。

【図２】図２は、計測用反射板の位置を自動計測する電
子式測距測角儀において撮影画像から計測用反射板を画
像認識する手順を示した図である。

【図３】図３は、計測用反射板を有するターゲット装置
の第１の実施の形態を示した斜視図である。

【図４】図４は、ターゲット装置が複数存在する場合の
撮影画像の例を示した図である。

【図５】図５は、計測用反射板を有するターゲット装置
の第２の実施の形態を示した図である。

【図６】図６は、計測用反射板を有するターゲット装置
の第３の実施の形態を示した図である。

【図７】図７は、計測用反射板を有するターゲット装置
の第４の実施の形態を示した図である。

【図８】図８は、計測用反射板を有するターゲット装置
の第５の実施の形態を示した図である。

【符号の説明】

１０…電子式測距測角儀、１４…計測用反射板、５０、
６０、７０、８０、９０…ターゲット装置、６２、７
２、８２…発光体、５４、６４、７４、８４、９４…照
明器具、５６…コンセント、１００…計算機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定位置にターゲットが設置された対象
   空間をカメラで撮影し、該撮影して得られた画像から前
   記ターゲットを画像認識する画像認識方法に使用される
   画像認識用ターゲット装置において、 前記ターゲットと、 前記ターゲットの輪郭周辺の一部又は全体に配置される
   発光体と、 から成ることを特徴とする画像認識用ターゲット装置。
2. 【請求項２】 前記発光体を、別々に点灯又は消灯可能
   な複数の発光部位に分割することにより、点灯又は消灯
   させる発光部位の配列によって所望の発光パターンを生
   成できるようにし、前記対象空間に設置された所望の画
   像認識用ターゲット装置のターゲットを前記発光体の発
   光パターンにより特定できるようにしたことを特徴とす
   る請求項１の画像認識用ターゲット装置。
3. 【請求項３】 前記発光体を、発光する色が異なる複数
   の発光部位に分割することにより、各発光部位が発光す
   る色の配列によって所望の発光パターンを生成できるよ
   うにし、前記対象空間に設置された所望の画像認識用タ
   ーゲット装置のターゲットを前記発光体の発光パターン
   により特定できるようにしたことを特徴とする請求項１
   の画像認識用ターゲット装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の画像認識用ターゲット
   装置が設置された対象空間をカメラで撮影し、該撮影し
   て得られた画像から前記画像認識用ターゲット装置のタ
   ーゲットを画像認識することを特徴とするターゲットの
   画像認識方法。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載の画像認識方法を使
   用した自動計測方法であって、前記画像認識方法によっ
   て認識したターゲットの方向に自動で測定方向を設定
   し、該測定方向にある前記ターゲットまでの距離を測定
   することを特徴とする自動計測方法。