JP2002131017A - Apparatus and method of distance measurement - Google Patents

Apparatus and method of distance measurement

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JP2002131017A
JP2002131017A JP2000328285A JP2000328285A JP2002131017A JP 2002131017 A JP2002131017 A JP 2002131017A JP 2000328285 A JP2000328285 A JP 2000328285A JP 2000328285 A JP2000328285 A JP 2000328285A JP 2002131017 A JP2002131017 A JP 2002131017A
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JP
Japan
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light
slit
distance measuring
slit light
intensity distribution
Prior art date
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Application number
JP2000328285A
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Japanese (ja)
Inventor
Chiaki Aoyama
千秋 青山
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus of distance measurement using a light-down method enabling to image a slit light precisely with making brightness distribution of the slit light to be imaged uniform. SOLUTION: In the apparatus of distance measurement to image a reflected light of a laser light emitted by itself and to measure a distance to a measured object with a position relation between a light-emitting position of the laser light and an imaging position, a laser light-emitting means to emit the laser light, a beam diffusion means to make the laser light emitted from the emitting means become the slit light with diffusion of the laser light in one direction, an image capture means to image the reflected light of the slit light on an object surface and an adjusting means of light intensity distribution mounted between the diffusion means and the object to adjust light intensity distribution of the slit light in the direction of beam diffusion of the slit light are equipped.

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、自己が発したレー
ザ光の反射光を撮像し、レーザ光の発光位置と撮像位置
の位置関係から物体までの距離を測定する距離測定装
置、及び距離測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device for imaging a reflected light of a laser beam emitted by itself and measuring a distance to an object based on a positional relationship between a light emitting position of the laser light and the image capturing position, and a distance measuring device. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、CCDカメラやコンピュータ画像
処理の発展に伴って画像を使用した3次元計測が一般的
になってきている。CCDカメラとコンピュータ画像処
理を用いた3次元計測の一つとして光切断法がある。こ
の光切断法は、測定対象物体に対してスリット光を投影
し、あたかも光の帯で物体を切断するかのようにして、
別の方向からその光による切断面を観察するものであ
る。また、レーザの出現により非常に細かく高輝度な光
束が得られるようになったため、光切断法による3次元
計測は、自由曲面を有している物体であっても高速で高
精度な計測が行えるようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of CCD cameras and computer image processing, three-dimensional measurement using images has become popular. One of the three-dimensional measurements using a CCD camera and computer image processing is a light sectioning method. This light cutting method projects slit light on the object to be measured, as if cutting the object with a band of light,
The cross section is observed from another direction by the light. In addition, with the advent of lasers, very fine and high-luminance luminous fluxes can be obtained. Therefore, three-dimensional measurement by the light-section method can perform high-speed, high-precision measurement even for an object having a free-form surface. It has become.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光切断法は、自己が発
したスリット光を自己に備えられたCCDカメラによっ
て物体の表面におけるスリット光の反射光を撮像し、ス
リット光を発した方向、光源の位置、及びCCDカメラ
の位置から、自己と物体との間の距離を測定するもので
ある。したがって、CCDカメラによって撮像されたス
リット光の反射光強度は、一定であることが望ましい。
In the light cutting method, reflected light of the slit light on the surface of the object is imaged by a CCD camera provided in the self, and the direction of the emitted slit light and the light source The distance between itself and the object is measured from the position of the camera and the position of the CCD camera. Therefore, it is desirable that the reflected light intensity of the slit light captured by the CCD camera is constant.

【0004】ところで、反射光の強度は、自己が発する
スリット光の強度が一定であっても、物体までの距離や
物体の表面の反射特性によって変化してしまう。光切断
法は、その測定原理からスリット光が連続してCCDカ
メラに撮像される必要がある。通常、光切断法が用いら
れる3次元計測においては、物体までの大まかな距離と
測定対象の物体の表面の状態はある程度既知であるため
に、測定前の校正時にスリット光の発光強度とCCDカ
メラのダイナミックレンジを調整して測定するのが一般
的である。
By the way, the intensity of the reflected light varies depending on the distance to the object and the reflection characteristics of the surface of the object, even if the intensity of the slit light emitted by itself is constant. The light section method requires that the slit light be continuously imaged by a CCD camera due to its measurement principle. Normally, in three-dimensional measurement using the light section method, since the approximate distance to the object and the state of the surface of the object to be measured are known to some extent, the emission intensity of the slit light and the CCD camera during calibration before measurement are measured. In general, measurement is performed by adjusting the dynamic range.

【0005】しかしながら、自律移動ロボット等の視覚
センサとして光切断法を応用して床面及び床面に存在す
る障害物を検出する場合、測定対象の物体までの距離や
物体表面の反射特性は未知であるために、スリット光の
発光強度及びCCDカメラのダイナミックレンジを予め
調整するのは現実的でない。そのため、所定の発光強度
のレーザ光を用いて、弱い光から強い光までをカバーす
るダイナミックレンジによって測定を行わなければなら
ない。しかし、物体までの距離や物体の反射特性によっ
ては、カメラが有しているダイナミックレンジではカバ
ーできないという問題がある。特に光切断法は、撮像さ
れたスリット光の状態に応じて、物体形状の認識または
距離の測定をするものであるため、スリット光が撮像で
きない場合は、ダイナミックレンジの影響で撮像できな
いのか、または物体の陰に隠れて撮像できないのか判断
ができず、結果的に物体の認識や距離測定を正確に行う
ことができないという問題がある。
However, when detecting the floor surface and obstacles existing on the floor surface by applying the light section method as a visual sensor of an autonomous mobile robot or the like, the distance to the object to be measured and the reflection characteristics of the object surface are unknown. Therefore, it is not practical to adjust the emission intensity of the slit light and the dynamic range of the CCD camera in advance. Therefore, it is necessary to perform measurement using a laser beam having a predetermined light emission intensity with a dynamic range covering from weak light to strong light. However, there is a problem that the dynamic range of the camera cannot cover the distance depending on the distance to the object and the reflection characteristics of the object. In particular, the light-section method is for recognizing the shape of the object or measuring the distance in accordance with the state of the captured slit light, so if the slit light cannot be captured, the image cannot be captured due to the influence of the dynamic range, or There is a problem that it is impossible to judge whether an image cannot be captured behind a shadow of an object, and as a result, it is not possible to accurately recognize the object and measure the distance.

【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、撮像されるスリット光の輝度分布を一様にし
て確実にスリット光の撮像を可能にする光切断法を用い
た距離測定装置及び距離測定方法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 such circumstances, and has a distance measurement using a light-section method which makes it possible to uniformly image the slit light by making the brightness distribution of the slit light to be imaged uniform. It is an object to provide an apparatus and a distance measuring method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、自己が発したレーザ光の反射光を撮像し、レーザ光
の発光位置と撮像位置の位置関係から測定対象物体まで
の距離を測定する距離測定装置であって、前記距離測定
装置は、前記レーザ光を発するレーザ発光手段と、前記
レーザ発光手段によって発せられたレーザ光を一方向へ
拡散してスリット光にするビーム拡散手段と、前記スリ
ット光の前記物体表面における反射光を撮像する画像取
得手段と、前記ビーム拡散手段と前記物体との間に設け
られ、前記スリット光のビーム拡散方向にスリット光の
光強度分布を調整する光強度分布調整手段とを備えたこ
とを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a reflected light of a laser beam emitted by the self is imaged, and a distance to an object to be measured is determined from a positional relationship between a light emitting position of the laser light and the imaging position. A distance measuring device for measuring, wherein the distance measuring device is a laser emitting means for emitting the laser light, and a beam diffusing means for diffusing the laser light emitted by the laser emitting means in one direction to slit light. An image acquisition unit that captures the reflected light of the slit light on the object surface; and a light intensity distribution of the slit light that is provided between the beam diffusing unit and the object in a beam diffusion direction of the slit light. Light intensity distribution adjusting means.

【0008】請求項2に記載の発明は、前記光強度分布
調整手段は、前記物体の反射特性に基づいて決められた
強度分布とすることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the light intensity distribution adjusting means makes an intensity distribution determined based on the reflection characteristics of the object.

【0009】請求項3に記載の発明は、前記光強度分布
調整手段は、外部の制御信号に応じて前記レーザ光の透
過率を変化させることによって光強度分布を変化させる
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the light intensity distribution adjusting means changes the light intensity distribution by changing the transmittance of the laser light according to an external control signal.

【0010】請求項4に記載の発明は、自己が発したス
リット光の反射光を撮像し、スリット光の発光位置と撮
像位置の位置関係から物体までの距離を測定する距離測
定方法であって、前記距離測定方法は、自己が発したレ
ーザ光を一方向へ拡散してスリット光にして、測定対象
の物体に照射し、撮像された物体表面におけるスリット
光の反射光の輝度分布が一様になるように、照射するス
リット光のビーム拡散方向にスリット光の光強度分布を
調整して測定を行うことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a distance measuring method for imaging a reflected light of a slit light emitted by the self, and measuring a distance to an object from a positional relationship between a light emitting position of the slit light and the imaged position. In the distance measuring method, the laser light emitted from itself is diffused in one direction to form slit light, which is irradiated onto an object to be measured, and the luminance distribution of the reflected light of the slit light on the imaged object surface is uniform. The measurement is performed by adjusting the light intensity distribution of the slit light in the beam diffusion direction of the slit light to be irradiated.

【0011】請求項5に記載の発明は、前記距離測定方
法は、前記物体の反射特性に基づいて決められた強度分
布を有するスリット光を照射することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the distance measuring method, a slit light having an intensity distribution determined based on a reflection characteristic of the object is irradiated.

【0012】請求項6に記載の発明は、前記距離測定方
法は、撮像された物体表面におけるスリット光の反射光
の輝度分布に応じて、照射するスリット光の強度分布を
変化させることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the distance measuring method, the intensity distribution of the slit light to be irradiated is changed according to the luminance distribution of the reflected light of the slit light on the surface of the imaged object. I do.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
距離測定装置を図面を参照して説明する。初めに、図3
を参照して、距離測定装置が取り付けられる2足歩行ロ
ボットについて説明する。図3において、符号1は、自
律型の2足歩行ロボット(以下、単にロボットと称す
る)である。符号2は、ロボット1の腰の高さに取り付
けられた距離測定装置の光学系装置である。符号3は、
距離測定装置2が照射するレーザ光の照射範囲であり、
レーザ光を一方向に60°拡散し、スリット光にして床
面4に照射する。さらに、このスリット光は、ロボット
1のつま先から前方の床面を照射するように光学系装置
2の向きを調整する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a distance measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG.
A bipedal walking robot to which the distance measuring device is attached will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an autonomous bipedal walking robot (hereinafter simply referred to as a robot). Reference numeral 2 denotes an optical system device of the distance measuring device attached to the waist height of the robot 1. Symbol 3 is
The irradiation range of the laser beam irradiated by the distance measuring device 2,
The laser light is diffused by 60 ° in one direction, and is radiated to the floor 4 as slit light. Furthermore, the direction of the optical system device 2 is adjusted so that the slit light irradiates the floor surface in front of the robot 1 from the toe.

【0014】図1は同実施形態の構成を示すブロック図
である。この図において、符号11は、測定対象の物体
に対して照射するレーザ光を発するレーザ光源である。
符号12は、レーザ光源11との配置距離が短い短基線
長カメラであり、CCDカメラで構成される。この短基
線長カメラ12は、基線長が短いために、距離測定精度
が低い代わりにロボット1の前方を広い距離範囲で見渡
すことができるという特徴を有している。符号13は、
レーザ光源11との配置距離が長い長基線長カメラであ
り、CCDカメラで構成される。この長基線長カメラ1
3は、基線長が長いために距離測定精度が高い代わりに
ロボット1の前方を見渡す距離範囲が制限されるという
特徴を有している。符号2は、図3に示す光学系装置で
あり、レーザ光源11、短基線長カメラ12、及び長基
線長カメラ13からなる。符号14は、レーザ光源11
に対して、レーザ光の発光を制御する制御信号を出力し
てレーザ光源を制御する発光制御部である。符号15
は、2台のカメラから出力される画像信号を取り込むた
めの画像メモリを備えた画像取り込み部である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 11 denotes a laser light source that emits a laser beam for irradiating an object to be measured.
Reference numeral 12 denotes a short base line length camera having a short arrangement distance from the laser light source 11, and is constituted by a CCD camera. The short base line camera 12 has a feature that, since the base line length is short, the distance measurement accuracy is low and the front of the robot 1 can be seen over a wide distance range. Symbol 13 is
This is a long-baseline camera having a long arrangement distance from the laser light source 11, and is constituted by a CCD camera. This long baseline camera 1
No. 3 is characterized in that the distance measurement accuracy is high because the base line length is long, but the distance range over which the robot 1 can be seen is limited. Reference numeral 2 denotes an optical system device shown in FIG. 3 and includes a laser light source 11, a short base length camera 12, and a long base length camera 13. Reference numeral 14 denotes the laser light source 11
Is a light emission control unit that controls the laser light source by outputting a control signal for controlling the emission of laser light. Symbol 15
Is an image capturing unit provided with an image memory for capturing image signals output from two cameras.

【0015】符号16は、画像取り込み部15に取り込
まれた画像データに基づいて、前景の物体の高さを推定
する高さ推定部である。符号17は、高さ推定部16に
おいて推定された物体の状態に応じて、ロボット1の移
動経路を決定する移動経路決定部である。符号18は、
移動経路決定部17において決定された経路と高さ推定
部16において推定された物体高さとからロボット1の
足の着地位置を決定する着地位置決定部である。符号1
9は、着地位置決定部18において決定された着地位置
へ足を着地させるための制御を行う脚制御部である。
Reference numeral 16 denotes a height estimating unit for estimating the height of the foreground object based on the image data captured by the image capturing unit 15. Reference numeral 17 denotes a moving path determining unit that determines the moving path of the robot 1 according to the state of the object estimated by the height estimating unit 16. Symbol 18 is
The landing position determination unit determines the landing position of the foot of the robot 1 from the path determined by the movement path determination unit 17 and the object height estimated by the height estimation unit 16. Sign 1
Reference numeral 9 denotes a leg control unit that controls the landing of the foot at the landing position determined by the landing position determination unit 18.

【0016】次に、図2を参照して、図1に示すレーザ
光源11の詳細な構成を説明する。図2は、図1に示す
レーザ光源11の構成を示すブロック図である。図2に
おいて、符号21は、レーザ光を発光するレーザ発光部
である。符号22は、レーザ発光部21から発せられた
レーザ光を集光して細いビームにする集光レンズであ
る。符号23は、集光レンズ22によって細いビームに
されたレーザ光を複数のビームに分ける回折格子であ
り、図2の紙面に垂直な方向へビームを分けるものであ
る。符号24は、シリンドリカルレンズ等で構成される
ビーム拡散レンズであり、レーザ光のビームを1方向に
拡散してスリット光を生成するものである。このビーム
拡散レンズ24によって、複数のビームのそれぞれは、
拡散の角度が60°になるようにする。符号25は、ス
リット光の光強度を調整する強度調整フィルタである。
Next, the detailed configuration of the laser light source 11 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the laser light source 11 shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a laser emitting unit that emits laser light. Reference numeral 22 denotes a condensing lens that condenses the laser light emitted from the laser light emitting unit 21 into a thin beam. Reference numeral 23 denotes a diffraction grating that divides the laser beam formed into a narrow beam by the condenser lens 22 into a plurality of beams, and divides the beam in a direction perpendicular to the plane of FIG. Reference numeral 24 denotes a beam diffusion lens composed of a cylindrical lens or the like, which generates a slit light by diffusing a laser light beam in one direction. Each of the plurality of beams is formed by the beam diffusion lens 24.
The diffusion angle should be 60 °. Reference numeral 25 denotes an intensity adjustment filter for adjusting the light intensity of the slit light.

【0017】なお、図2において、床面の位置関係を示
すと、符号4で示す直線が床面となり、符号Aの地点
が、ロボット1のつま先の位置となる。また、光学系装
置2をロボット1の腰の位置に取り付け、レーザ光を発
光した状態を図5の模式図で示す。図5において、符号
11はレーザ光源である。符号3は、床面4におけるレ
ーザ光源から発せられたレーザ光の照射範囲を示してい
る。ここでは、回折格子23によって、5つのビームに
分けられており、さらにビーム拡散レンズ24によって
5つのビームが60°に拡散されている。これらのレー
ザ光は、床面4に対して照射され、その反射光が基線長
カメラ12及び長基線長カメラ13によって撮像され
る。図5においては、図を分かり易くするために回折格
子23によって分けるビームの数を「5」としたが、実
際には、図5に示す角度Bが32°であり、角度Cが
1.6°である。したがって、ビームの数は「21」と
なる。
In FIG. 2, when the positional relationship of the floor surface is shown, the straight line indicated by reference numeral 4 is the floor surface, and the point indicated by reference numeral A is the position of the toe of the robot 1. FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the optical system device 2 is attached to the waist of the robot 1 and emits laser light. In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a laser light source. Reference numeral 3 indicates an irradiation range of the laser light emitted from the laser light source on the floor 4. Here, the beam is divided into five beams by the diffraction grating 23, and the five beams are diffused by 60 ° by the beam diffusion lens 24. These laser beams are applied to the floor surface 4 and the reflected light is imaged by the baseline camera 12 and the long baseline camera 13. In FIG. 5, the number of beams divided by the diffraction grating 23 is set to “5” for easy understanding of the drawing. However, in actuality, the angle B shown in FIG. 5 is 32 ° and the angle C is 1.6. °. Therefore, the number of beams is “21”.

【0018】次に、図6を参照して、一般的な床面の反
射特性について説明する。図6は、床面の反射特性を示
す説明図である。一般的に面における反射特性は、完全
な拡散反射特性を有している面でなければ、鏡面でなく
とも正反射成分の強度が一番強くなる。ロボット1の腰
の位置に取り付けられた光学系装置2においては、発光
点と観測点がほぼ同じである。そのため、反射点1にお
ける反射光を観測点で受光すると、正反射成分が受光さ
れることとなる。一方、反射点2における正反射成分
は、観測点へ戻ることはなく、同様に、反射点3におけ
る正反射成分も観測点に戻ることはない。さらに、反射
点2、3における正反射成分の反射方向と観測点方向と
のなす角度D、Eは、観測点からの距離が長くなるほど
大きくなる。反射光の受光強度は、正反射成分の反射方
向と観測点方向とのなす角度が大きくなるほど弱くな
る。また、発光点における発光強度が一定であっても、
距離の2乗に反比例して強度は弱くなるために、発光点
から反射点までの距離が長くなれば反射点へ届く光は弱
くなる。したがって、反射光を観測点に配置されたCC
Dカメラで撮像した場合に、遠方のレーザ光が観測しに
くいという問題が生じる。
Next, with reference to FIG. 6, a general reflection characteristic of the floor surface will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the reflection characteristics of the floor surface. In general, the reflection characteristic of a surface has the highest intensity of the regular reflection component even if it is not a mirror surface unless the surface has perfect diffuse reflection characteristics. In the optical system device 2 attached to the position of the waist of the robot 1, the light emitting point and the observation point are almost the same. Therefore, when the reflected light at the reflection point 1 is received at the observation point, the regular reflection component is received. On the other hand, the specular reflection component at the reflection point 2 does not return to the observation point, and similarly, the specular reflection component at the reflection point 3 does not return to the observation point. Further, the angles D and E formed between the reflection direction of the specular reflection component at the reflection points 2 and 3 and the observation point direction increase as the distance from the observation point increases. The received light intensity of the reflected light becomes weaker as the angle between the reflection direction of the specular reflection component and the observation point direction becomes larger. Also, even if the emission intensity at the emission point is constant,
Since the intensity decreases in inverse proportion to the square of the distance, the light reaching the reflection point decreases as the distance from the light-emitting point to the reflection point increases. Therefore, the reflected light is reflected from the CC placed at the observation point.
When imaging with a D camera, there is a problem that it is difficult to observe a distant laser beam.

【0019】すなわち、図6のように床面に対して、レ
ーザ光を照射してその反射光を撮像しようとする場合、
観測点における反射点1と反射点3の反射光の受光強度
は、反射点3の反射光を「1」とすると、反射点1の反
射光は約「10」となり10倍の差となる。この光強度
差を1つのダイナミックレンジで撮像して、デジタル処
理するための量子化を行った場合、通常のデジタル処理
においては、量子化数は固定であるために、細かい輝度
変化を検出することが困難となる。
That is, as shown in FIG. 6, when the floor surface is irradiated with a laser beam and the reflected light is to be imaged,
Assuming that the reflection light at the reflection point 3 is “1”, the reflection light at the reflection point 1 is about “10”, which is a ten-fold difference. When this difference in light intensity is imaged in one dynamic range and quantized for digital processing is performed, in normal digital processing, since the number of quantizations is fixed, a small change in luminance is detected. Becomes difficult.

【0020】このような床面の反射特性に基づいて、撮
像されるスリット光の反射光が床面の位置に関係なく一
定の受光強度になるようにするのが強度調整フィルタ2
5である。図4に、強度調整フィルタ25の透過率特性
を示す。図4において、y軸は、レーザ発光部21は発
光するレーザ光の波長域の透過率である。x軸は、発光
点から床面へ垂直に降りる方向を0°とし、前方60°
を最大としたときの仰角である。図4に示すように、強
度調整フィルタ25は、仰角60°(発光点から一番遠
い点にへ届く方向)の透過率を100%とし、仰角0°
の透過率を8%としてある。さらに、0〜60°の間
は、床面の反射特性変化と床面までの距離変化に比例し
て、観測点における受光強度が一定になるように透過率
が設定されている。特に、仰角0°付近は、正反射成分
を受光するために透過率を低くしてある。このようなフ
ィルタをレーザ発光部21に取り付けることによって、
観測点におけるCCDカメラのダイナミックレンジは小
さくてすむために、近傍から遠方までの距離の測定を容
易に行うことが可能となる。
Based on the reflection characteristics of the floor surface, the intensity adjustment filter 2 controls the reflected light of the slit light to be imaged to have a constant received light intensity regardless of the position of the floor surface.
5 FIG. 4 shows the transmittance characteristics of the intensity adjustment filter 25. In FIG. 4, the y-axis is the transmittance in the wavelength range of the laser light emitted from the laser emitting unit 21. The x-axis is 0 ° in the direction perpendicular to the floor from the light emitting point and 60 ° forward.
Is the maximum angle of elevation. As shown in FIG. 4, the intensity adjustment filter 25 has a transmittance of 100% at an elevation angle of 60 ° (a direction reaching the farthest point from the light emitting point) and an elevation angle of 0 °.
Is 8%. Further, between 0 ° and 60 °, the transmittance is set so that the received light intensity at the observation point becomes constant in proportion to the change in the reflection characteristic of the floor surface and the change in the distance to the floor surface. In particular, the transmittance is lowered near the elevation angle of 0 ° in order to receive the specular reflection component. By attaching such a filter to the laser emitting unit 21,
Since the dynamic range of the CCD camera at the observation point can be small, it is possible to easily measure the distance from near to far.

【0021】図7に強度調整フィルタ25の構成を示
す。図7は、図2に示す強度調整フィルタ25をレーザ
発光部21の方向から見た図である。図7において、符
号3は、回折格子23によって5つのビームに分割し、
さらにビーム拡散レンズ24によって拡散した得られた
スリット光のビーム照射範囲を示している。強度調整フ
ィルタ25は、全てのビーム照射範囲3の下端(仰角0
°)におけるレーザ光の透過率が8%となるようになっ
ており、上端(仰角60°)におけるレーザ光の透過率
が100%となるように構成されている。そして、下端
と上端の間は、図4に示す透過率特性を満たすように透
過率が変化するようになっている。ただし、図7の紙面
における横方向(水平方向)においては透過率の変化は
ない。すなわち、強度調整フィルタ25は、下方の透過
率が低く、上方へ向かうにしたがって透過率が高くなる
ように構成されている。
FIG. 7 shows the configuration of the intensity adjusting filter 25. FIG. 7 is a view of the intensity adjustment filter 25 shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 3 is divided into five beams by the diffraction grating 23,
Further, a beam irradiation range of the obtained slit light diffused by the beam diffusion lens 24 is shown. The intensity adjustment filter 25 is located at the lower end of all beam irradiation ranges 3 (elevation angle 0).
) Is 8%, and the transmittance of the laser light at the upper end (60 ° elevation) is 100%. Then, between the lower end and the upper end, the transmittance changes so as to satisfy the transmittance characteristics shown in FIG. However, there is no change in transmittance in the horizontal direction (horizontal direction) on the paper surface of FIG. That is, the intensity adjustment filter 25 is configured such that the transmittance at the bottom is low, and the transmittance is increased toward the top.

【0022】図7に示す強度調整フィルタ25を透過し
て床面において反射した光を短基線長カメラ12及び長
基線長カメラ13によって撮像すると、1つのスリット
光は一様の輝度で撮像することができる。これによっ
て、スリット光を撮像するためのダイナミックレンジを
狭くすることが可能となり、結果的に細かい輝度変化を
検出することが可能となる。
When the light transmitted through the intensity adjusting filter 25 shown in FIG. 7 and reflected on the floor surface is imaged by the short base length camera 12 and the long base length camera 13, one slit light can be picked up with uniform brightness. Can be. This makes it possible to narrow the dynamic range for imaging the slit light, and as a result, it is possible to detect a small change in luminance.

【0023】また、強度調整フィルタ25は、液晶フィ
ルタを用いて、各方向毎の透過率を外部からの制御信号
に基づいて変化させるようにしてもよい。液晶フィルタ
を使用する場合は、制御信号に基づいて透過率を変化さ
せることが可能であるために、光学系装置2の校正時に
おいて、床面に照射したスリット光を短基線長カメラ1
2及び長基線長カメラ13で撮像し、その撮像状態に基
づいて、スリット光の輝度分布が一様になるように透過
率を調整して発光強度を調整することが可能となる。こ
の場合は、床面の反射特性を予め知る必要がなく、未知
の環境においても距離を測定することが可能となる。
The intensity adjustment filter 25 may use a liquid crystal filter to change the transmittance in each direction based on an external control signal. When a liquid crystal filter is used, the transmittance can be changed based on the control signal. Therefore, when the optical system device 2 is calibrated, the slit light illuminated on the floor surface is scanned by the short baseline length camera 1.
2 and the long baseline camera 13, and based on the imaging state, it is possible to adjust the transmittance so that the luminance distribution of the slit light becomes uniform, and to adjust the light emission intensity. In this case, it is not necessary to know the reflection characteristics of the floor surface in advance, and the distance can be measured even in an unknown environment.

【0024】さらに、液晶フィルタを用いた強度調整フ
ィルタ25を使用した場合、障害物の反射特性や障害物
までの距離に応じて、透過率を変化させることができる
ために障害物の認識処理を容易にすることが可能とな
る。
Further, when the intensity adjustment filter 25 using a liquid crystal filter is used, the transmittance can be changed according to the reflection characteristics of the obstacle and the distance to the obstacle, so that the obstacle recognition processing is performed. It can be made easier.

【0025】このように、反射光の輝度分布が一様にな
るようにしたため、カメラが有するダイナミックレンジ
でカバーできない事態を回避することができ、物体認識
や距離測定を正確に行うことが可能となる。
As described above, since the brightness distribution of the reflected light is made uniform, it is possible to avoid a situation in which the dynamic range of the camera cannot be covered, and it is possible to accurately perform object recognition and distance measurement. Become.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1、4に記
載の発明によれば、自己が発したスリット光の反射光を
撮像し、スリット光の発光位置と撮像位置の位置関係か
ら物体までの距離を測定する場合に、自己が発したレー
ザ光を一方向へ拡散してスリット光にして、測定対象の
物体に照射し、撮像された物体表面におけるスリット光
の反射光の輝度分布が一様になるように、照射するスリ
ット光のビーム拡散方向にスリット光の光強度分布を調
整するようにしたため、撮像されるスリット光の輝度分
布を一様になり確実にスリット光の撮像を行うことがで
きるという効果が得られる。これは、結果的に距離精度
の向上を図ることができるとともに、距離測定の処理を
簡単にすることができる。
As described above, according to the first and fourth aspects of the present invention, the reflected light of the self-generated slit light is imaged, and the object is determined based on the positional relationship between the slit light emission position and the imaging position. When measuring the distance to, the laser light emitted by itself is diffused in one direction to form slit light, which is illuminated on the object to be measured, and the brightness distribution of the reflected light of the slit light on the imaged object surface is Since the light intensity distribution of the slit light is adjusted in the beam diffusion direction of the irradiated slit light so as to be uniform, the brightness distribution of the slit light to be imaged becomes uniform and the slit light is reliably imaged. The effect that it can be obtained is obtained. As a result, the distance accuracy can be improved, and the distance measurement process can be simplified.

【0027】また、請求項2、5に記載の発明によれ
ば、測定対象の物体の反射特性に基づいて決められた強
度分布を有するスリット光を照射するようにして、撮像
される反射光の輝度分布を確実に一様にできるようにし
たため、撮像するカメラのダイナミックレンジが広くな
くとも測定が可能になるという効果が得られる。
According to the second and fifth aspects of the present invention, the slit light having the intensity distribution determined based on the reflection characteristics of the object to be measured is irradiated, so that the reflected light to be imaged is emitted. Since the brightness distribution can be reliably made uniform, an effect is obtained that the measurement can be performed even if the dynamic range of the imaging camera is not wide.

【0028】また、請求項3、6に記載の発明によれ
ば、撮像された物体表面におけるスリット光の反射光の
輝度分布に応じて、照射するスリット光の強度分布を変
化させるようにして、未知の物体であっても確実に反射
光の輝度分布を一様にすることができるという効果が得
られる。
According to the third and sixth aspects of the invention, the intensity distribution of the slit light to be applied is changed according to the luminance distribution of the reflected light of the slit light on the surface of the imaged object. The effect is obtained that even if the object is unknown, the luminance distribution of the reflected light can be surely made uniform.

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

【図1】 本発明の一実施形態の構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示すレーザ光源11の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a laser light source 11 shown in FIG.

【図3】 2足歩行ロボット1の外観を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an appearance of the bipedal walking robot 1.

【図4】 図2に示す強度調整フィルタ25の透過率特
性を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing transmittance characteristics of the intensity adjustment filter 25 shown in FIG.

【図5】 光学系装置2からレーザ光を発光した状態を
示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a state where laser light is emitted from the optical system device 2.

【図6】 床面4の反射特性を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing reflection characteristics of a floor surface 4;

【図7】 図2に示す強度調整フィルタ25をレーザ発
光部21の方向から見た図である。
FIG. 7 is a view of the intensity adjustment filter 25 shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ロボット、 2・・・光学系装置、 3・・・レーザ照射範囲、 4・・・床面、 11・・・レーザ光源、 12・・・短基線長カメラ、 13・・・長基線長カメラ、 14・・・発光制御部、 15・・・画像取り込み部、 16・・・高さ推定部、 17・・・移動経路決定部、 18・・・着地位置決定部、 19・・・脚制御部、 21・・・レーザ発光部、 22・・・集光レンズ、 23・・・回折格子、 24・・・ビーム拡散レンズ、 25・・・強度調整フィルタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot, 2 ... Optical system apparatus, 3 ... Laser irradiation range, 4 ... Floor surface, 11 ... Laser light source, 12 ... Short baseline camera, 13 ... Long Baseline length camera, 14: Light emission control unit, 15: Image capture unit, 16: Height estimation unit, 17: Moving route determination unit, 18: Landing position determination unit, 19 ...・ Leg control unit, 21 ・ ・ ・ Laser emitting unit, 22 ・ ・ ・ Condenser lens, 23 ・ ・ ・ Diffraction grating, 24 ・ ・ ・ Beam diffusion lens, 25 ・ ・ ・ Intensity adjustment filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 AA24 AA51 CC00 EE04 FF01 FF02 FF09 GG04 GG08 HH05 HH06 JJ03 JJ05 JJ26 LL04 LL08 LL25 LL42 NN02 NN08 NN17 NN20 PP25 QQ03 QQ24 2F112 AD03 CA04 CA12 DA13 DA19 DA25 FA07 FA21 FA45 5J084 AA05 AD05 AD07 BA04 BA34 BB02 BB07 CA03 EA04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 2F065 AA06 AA24 AA51 CC00 EE04 FF01 FF02 FF09 GG04 GG08 HH05 HH06 JJ03 JJ05 JJ26 LL04 LL08 LL25 LL42 NN02 NN08 NN17 NN20 PP25 QQ03 FA13 DA03 FA03 DA03 FA08 AA05 AD05 AD07 BA04 BA34 BB02 BB07 CA03 EA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自己が発したレーザ光の反射光を撮像
し、レーザ光の発光位置と撮像位置の位置関係から測定
対象物体までの距離を測定する距離測定装置であって、 前記距離測定装置は、 前記レーザ光を発するレーザ発光手段と、 前記レーザ発光手段によって発せられたレーザ光を一方
向へ拡散してスリット光にするビーム拡散手段と、 前記スリット光の前記物体表面における反射光を撮像す
る画像取得手段と、 前記ビーム拡散手段と前記物体との間に設けられ、前記
スリット光のビーム拡散方向にスリット光の光強度分布
を調整する光強度分布調整手段と、 を備えたことを特徴とする距離測定装置。
1. A distance measuring device which captures reflected light of laser light emitted by itself and measures a distance to an object to be measured from a positional relationship between a light emitting position of the laser light and an imaging position, wherein the distance measuring device A laser light emitting unit that emits the laser light, a beam diffusing unit that diffuses the laser light emitted by the laser light emitting unit in one direction into slit light, and captures reflected light of the slit light on the object surface. Image acquisition means, and light intensity distribution adjustment means provided between the beam diffusion means and the object, for adjusting the light intensity distribution of the slit light in the beam diffusion direction of the slit light. And a distance measuring device.
【請求項2】 前記光強度分布調整手段は、 前記物体の反射特性に基づいて決められた強度分布とす
ることを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。
2. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the light intensity distribution adjusting means sets an intensity distribution determined based on a reflection characteristic of the object.
【請求項3】 前記光強度分布調整手段は、 外部の制御信号に応じて前記レーザ光の透過率を変化さ
せることによって光強度分布を変化させることを特徴と
する請求項1に記載の距離測定装置。
3. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the light intensity distribution adjusting means changes the light intensity distribution by changing a transmittance of the laser light according to an external control signal. apparatus.
【請求項4】 自己が発したスリット光の反射光を撮像
し、スリット光の発光位置と撮像位置の位置関係から物
体までの距離を測定する距離測定方法であって、 前記距離測定方法は、 自己が発したレーザ光を一方向へ拡散してスリット光に
して、測定対象の物体に照射し、撮像された物体表面に
おけるスリット光の反射光の輝度分布が一様になるよう
に、照射するスリット光のビーム拡散方向にスリット光
の光強度分布を調整して測定を行うことを特徴とする距
離測定方法。
4. A distance measuring method for imaging a reflected light of a slit light emitted by the self, and measuring a distance to an object from a positional relationship between a light emitting position of the slit light and an imaging position, wherein the distance measuring method comprises: The laser light emitted by itself is diffused in one direction to form slit light, which is illuminated on the object to be measured, and illuminated so that the luminance distribution of the reflected light of the slit light on the imaged object surface becomes uniform. A distance measuring method, wherein the measurement is performed by adjusting the light intensity distribution of the slit light in the beam diffusion direction of the slit light.
【請求項5】 前記距離測定方法は、 前記物体の反射特性に基づいて決められた強度分布を有
するスリット光を照射することを特徴とする請求項4に
記載の距離測定方法。
5. The distance measuring method according to claim 4, wherein the distance measuring method irradiates a slit light having an intensity distribution determined based on a reflection characteristic of the object.
【請求項6】 前記距離測定方法は、 撮像された物体表面におけるスリット光の反射光の輝度
分布に応じて、照射するスリット光の強度分布を変化さ
せることを特徴とする請求項4に記載の距離測定方法。
6. The distance measuring method according to claim 4, wherein the intensity distribution of the illuminating slit light is changed according to the luminance distribution of the reflected light of the slit light on the surface of the imaged object. Distance measurement method.
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