JP2007101277A - カラーコード付き標識 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるカラーコード付き標識CT1は、面内に、計測位置を示すための位置検出用パターンP1と、位置検出用パターンP1に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンP3とを備える。また、好ましい態様において、面内に、色彩の基準として用いる複数の色彩が施された基準色パターンP2を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、非接触三次元測定を効率化し、自動化を進めるためのカラーコード付き標識(ターゲット)を提供するものである。以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図1にカラーコード付きターゲットの例を示す。図1はカラーコードの単位パターンが3個、のカラーコード付きターゲットである。図1のカラーコード付きターゲットCT1は、位置検出用パターン(レトロターゲット部)P1、基準色パターン(基準色部)P2、カラーコードパターン(カラーコード部)P3、空パターン(白色部)P4で構成されている。これら、位置検出用パターンP1、基準色パターンP2、カラーコードパターンP3、空パターンP4はカラーコード付きターゲットCT1内の所定の位置に配置される。すなわち、基準色パターンP2、カラーコードパターンP3、空パターンP4は位置検出用パターンP1に対して所定の位置関係に配置される。
図2にカラーコード抽出手段の構成例を示す。カラーコード抽出手段100は、カラーコード付きターゲットを抽出する抽出部41及びそのカラーコードを判別する識別コード判別部46により構成される。抽出部41は、探索処理部110、レトロターゲットグループ化処理部120、カラーコード付きターゲット検出処理部130、画像・カラーパターン記憶部140を有する。また、識別コード判別部46はカラーコード付きターゲット検出処理部130で検出されたカラーコードを判別しコード番号を付与する。
図3にカラーコード付きターゲットの抽出のフロー例を示す。
まず、処理対象のカラー画像(撮影画像)を、撮像部10又は画像データ記憶部13から抽出部41の読込画像記憶部141に読み込む(S500)。次に、読込まれた各画像よりレトロターゲットを検出する(S510)。
ここでは(1)、(2)及びこれらを組み合わせる例(3)を説明する。(4)については、第11の実施の形態で説明する。
xg={Σx*f(x、y)}/Σf(x、y) −−−−(式1)
yg={Σy*f(x、y)}/Σf(x、y) −−−−(式2)
(xg、yg):重心位置の座標、f(x、y):(x、y)座標上の濃度値
なお、図4(B1)に表記されたレトロターゲット200の場合は、明度がしきい値To以下のx、y方向の点について、(式1)、(式2)を演算する。
これにより、レトロターゲット200の重心位置が求まる。
(3)カラーコード付きターゲットCTにレトロターゲットが含まれている場合では、まず明度の高い箇所(レトロターゲット部P1があり得る)を画像全体に対してスキャンして検出し、次に、検出した明度の高い箇所の周囲における色の分散値の高い箇所(カラーコード部P3があり得る)を見出すことにより効率よく検出できる。
次に、レトロターゲットグループ化処理部120は、読込画像記憶部141に保存されたレトロターゲットの座標から、同じカラーコード付きターゲットCTに属するレトロターゲットのグループの候補を検出して(例えば座標がカラーコード付きターゲットCT内にあるものを検出して)、読込画像記憶部141にその組み合わせをグループとして保存する(S520)。確認は、例えば、検出したカラーコード付きターゲットCT内の3個のレトロターゲット間の距離及び3個のレトロターゲットを結ぶ三角形の頂角を計測することにより可能である(S530参照)。
さらに、検出したカラーコード付きターゲットのパターンをカラーコード付きターゲット対応表142と照合することにより、どの種別のカラーコード付きターゲットであるかを確認する。
カラーコード付きターゲットCT1からコードを読み込むには、カラーコード付きターゲットCT1の領域と方向を知る必要があるため、3つの位置検出用レトロターゲットの重心点をR1,R2,R3にラベリングする(図7(a)参照)。
次に、それぞれの重心点を通る辺をラベリングする。T1とT2を通る辺をL12、T2とT3を通る辺をL23、T3とT1を通る辺をL31とする(S614、図8(a)参照)。
重心点T1では、L12からL31を時計回りに、重心点T2では、L23からL12を時計回りに、重心点T3では、L31からL23を時計回りにスキャンをする(S620〜S625)。
半径の決め方は、スキャンをする角度に応じて画像上でレトロターゲットのサイズに倍率をかけて決める。レトロターゲットを斜め方向から撮影された場合は楕円になるため、スキャン範囲も楕円形状になる。倍率は、レトロターゲットのサイズと、レトロターゲット重心位置と基準色部P2の距離によって決められる。
この例では、スキャンは弧状にスキャンをしたが、重心点でつくられた三角形の辺に垂直な直線上をスキャンする方法も考えられる(図8(c)参照)。
上記のラベリング方法は、図1のカラーコード付きターゲットCT1を例に説明したが、後述する各種カラーコード付きターゲットCTについても、一部の処理を変えることにより同様の処理ができる。
図3に戻り、識別コード判別部46は、抽出部41で抽出されたカラーコード付きターゲットCT1について、座標変換処理部321においてグループ化されたレトロターゲットの重心位置に基づいて、カラーコード付きターゲットCT1の設計値に合うように座標変換し、次に、コード変換処理部322において、カラーコードを識別し(S535)、コード変換してカラーコード付きターゲットCT1の識別コードを求め(S540)、読込画像記憶部141に保存する(S545)。
カラーコード部P3は、その各単位パターンへの配色の組み合わせによってコードを表現する。例えば、コード色数がnで単位パターンが3個の場合、n×n×nのコードを表せ、他の単位パターンに使用されている色を重複して使用しないという条件を課した場合は、n×(n−1)×(n−2)のコードを表せる。コード色数がn、単位パターンがn個で、色を重複して使用しないという条件を課した場合は、nの階乗通りのコードを表現できる。
識別コード判別部46は、コード変換処理部322において、カラーコード部P3における単位パターンの配色の組み合わせを、カラーコード付きターゲット対応表142の配色の組み合わせと比較・照合して識別コードを判別する(図3のS535)。
そして画像ごとに、当該画像に含まれるカラーコード付きターゲットCT1の番号を読込画像記憶部141に登録する(図3のS545)。読込画像記憶部141に登録されたデータは、多数のカラーコード付き標識CTの検出位置座標に基づいて、標定部44で標定に用いられ、又は、三次元位置計測部50で測定対象物の三次元座標、三次元形状を測定するのに用いられる。
図9に複数の画像で撮影されるカラーコード付きターゲットの例を示す。図9(a)にステレオ画像のオーバーラップの様子を示す。計測される基本範囲は、2枚(一対)のステレオ撮影画像のオーバーラップ範囲である。このとき、4個のカラーコード付きターゲットCTがオーバーラップ範囲に入るように撮影するのが好ましい。このようにするとステレオ画像を用いて三次元測定が可能である。また、図9(b)に隣接し合うステレオ画像間のオーバーラップのさせ方の例を示す。この様に、上下左右方向に2個のカラーコード付きターゲットCTを含んでオーバーラップするように一連の画像を撮影するのが好ましい。このようにすると広域にわたる非接触三次元測定の自動化が可能になる。なお、ブレークラインは画像の有効領域を示すラインであり、4個のカラーコード付きターゲットCTの最も外側にあるレトロターゲットを結ぶライン内が有効領域である。
図10に第2の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT2の例を示す。図10はカラーコード部P3が6箇所のカラーコード付きターゲットCT2である。図1におけるカラーコード付きターゲットCT1のカラーコードパターンP3の3つの単位パターンを対角線で分離して、単位パターンを6箇所としているので、カラーコード付きターゲットCTの領域と方向の検出方法は、図1の場合と同様に、各重心点で出来た三角形の内側をスキャンした場合の色に変化でレトロターゲットのラベリング処理が可能である。すなわち、R1の周りでは2回の色変化が生じ、R2とR3の周りでは色の変化は生じない。また、カラーコード部P3の読み込み処理は6箇所に増加する。カラーコードに使用する色を6色にするとコード数は、6×5×4×3×2×1=720コードを表現できる。最後のカラーコード部(最後の×1の部分)はコード数に影響は無いが相対比較のため必要であり、更に色コード部を認識した際に誤認識のチェック用としても利用できる。
図11に第3の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT3の例を示す。図11のカラーコード付きターゲットCT3は、図10のカラーコード付きターゲットCT2の基準色部P2を無くし、レトロターゲット部P1の一つを大きくしたものである。
図11のカラーコード付きターゲットCT3は、R1にあたる部分のレトロターゲットが大きくなっているので、各レトロターゲット部のR1,R2,R3へ対応させるラベリング処理は、レトロターゲットのサイズを検出すれば出来る。ただし、R1にあたる部分のレトロターゲットが大きくなった分、基準色部P2が無いのでカラーコードの判別は難しくなる。
図12に第4の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT4の例を示す。図12のカラーコード付きターゲットCT4は、図1のカラーコード付きターゲットCT1の外側に黒色の黒領域部P5を追加したパターンである。黒領域部P5により、測定物の色や模様の影響を抑制できる。
図12のカラーコード付きターゲットCT4は、図1のカラーコード付きターゲットCT1の外側に黒領域部P5を形成したのみなので処理は図1のカラーコード付きターゲットCT1と変わらない。図1以外のカラーコード付きターゲットにも黒領域部P5の形成が可能である。
図13に第5の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT5の例を示す。図13のカラーコード付きターゲットCT5は、カラーコード部P3の単位パターンを小さくし、カラーコード部P3の単位パターンを9箇所にしたものである。
このため、カラーコード付きターゲットCT5の領域と方向の検出の際、R1の周りでは2回の色変化が、R2とR3の周りでは1回の色変化があらわれるので、これにより識別できる。また、白色部P4との位置関係を検出することにより、R1、R2、R3を確認できる。また、カラーコード部P3の読み込み処理は9箇所に増加する。カラーコードに使用する色を9色にするとコード数は、9の階乗=362880コードを表現できる。それ以外は、図1と同様に処理が出来る。
図14に第6の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT6の例を示す。図14のカラーコード付きターゲットCT6は、図1のカラーコード付きターゲットCT1の、レトロターゲット部P1のR2、R3の部分と白色部P4に基準色部P2を配置し、カラーコード付きターゲットの領域と方向の検出用としても使用するものである。レトロターゲット部P1はR1の部分一箇所である。図1のカラーコード付きターゲットCT1の基準色部P2の部分にはカラーコードパターンP3を配置でき、カラーコードパターンを一つ増やせる。
基準色部P2を領域と方向の検出用として使用する場合、四角のパターンの重心を求めること、基準色光で明度差を検出することにより、レトロターゲットより精度は劣るが、レトロターゲットと同様に重心点の検出が可能である。
図15に第7の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT7の例を示す。図15のカラーコード付きターゲットCT7は、図1のカラーコード付きターゲットCT1のカラーコード部P3の領域を小さくし、さらに、レトロターゲット部P1のパターンをR1の部分1箇所、カラーコードパターンを4箇所にした、小型タイプである。このカラーコード付きターゲットCT7においても基準色部P2が領域と方向の検出用として使用される。
図16に第8の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT8の例を示す。図16のカラーコード付きターゲットCT8は、図15のカラーコード付きターゲットCT7の白色部P4をカラーコード部P3に置換してカラーコードパターンを5カ所にした、小型タイプのものである。
図17に第9の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT9の例を示す。図17のカラーコード付きターゲットCT9は、図1のカラーコード付きターゲットCT1の単位パターンの間に黒色の分離領域部P6を形成したものである。これにより、領域やカラーの判別時にエラーを減らす事が出来る。
図18に第10の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT10の例を示す。図18のカラーコード付きターゲットCT10は、図1のカラーコード付きターゲットCT1のレトロターゲットP1の代わりに、テンプレートマッチング検出に対応できるように、テンプレートパターンP7に置換したものである。レトロターゲットと同様に重心点の検出を高精度にできる。
図19に第10の実施の形態におけるカラーコード付きターゲットCT11の例を示す。図19のカラーコード付きターゲットCT11は、図1のカラーコード付きターゲットCT1のレトロターゲットP1をカラーレトロターゲットP8としたものである。
本実施の形態は、ターゲットの位置抽出の探索方法として、(4)彩色された位置検出用パターンを用いる方法を採用するものである。
重心位置の検出については、図4での説明を参照されたい。
また、複数のカラーレトロターゲットを組み合わせて使用することも可能である。例えば、図20に示すように、3個のカラーレトロターゲットP8をまとめて1つの標識(カラーコード付き標識CT)とし、その配色の組み合わせを変化させることにより、基準点に対する対応点、ステレオ画像ペアを探索し易くなる。
13 画像データ記憶部
41 抽出部
44 標定部
46 識別コード判別部
50 三次元計測部
100 カラーコード抽出手段
110 探索処理部
111 レトロターゲット検出処理部
120 レトロターゲットグループ化処理部
130 カラーコード付きターゲット検出処理部
131 カラーコード付きターゲット領域方向検出処理部
140 画像・カラーパターン記憶部
141 読込画像記憶部
142 カラーコード付きターゲット対応表
150 標識情報記憶部
200 レトロターゲット
204 内部円
206 外部円
311 色彩検出処理部
312 色彩補正部
313 確認処理部
321 座標変換処理部
322 コード変換処理部
CT、CT1〜CT12 カラーコード付きターゲット
L12、L23、L31 辺
P1 位置検出用パターン(レトロターゲット部)
P2 基準色パターン(基準色部)
P3 カラーコードパターン(カラーコード部)
P4 空パターン(白色部)
P5 黒領域部
P6 分離領域部
P7 テンプレートパターン
P8 カラーレトロターゲット
R1〜R3 重心点
To 閾値
T1〜T3 仮のラベル
Claims (16)
- 面内に、計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記位置検出用パターンに対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを備える;
カラーコード付き標識。 - 前記面内に、色彩の基準として用いる複数の色彩が施された基準色パターンを備える;
請求項1に記載のカラーコード付き標識。 - 前記位置検出用パターンが四角形の3隅に配置された;
請求項1又は請求項2に記載のカラーコード付き標識。 - 前記位置検出用パターンは形状及び寸法が同じである;
請求項3に記載のカラーコード付き標識。 - 前記位置検出用パターンは中心に円形パターンを有する;
請求項4に記載のカラーコード付き標識。 - 前記検出用パターンが配置されていない1隅に前記検出用パターンと異なるパターンが配置された;
請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識。 - 3つの前記検出用パターンの色彩が異なる;
請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識。 - 前記カラーコードパターンは、形状及び寸法が同一であり色彩が異なる複数の単位パターンからなる;
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識。 - 前記基準色パターンは、形状及び寸法が同一であり色彩が異なる複数の単位パターンからなる;
請求項2乃至請求項8のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識。 - 前記位置検出用パターンの1つの周りに前記基準色パターンが配置され、他の2つの周りに前記カラーコードパターンが配置された;
請求項9に記載のカラーコード付き標識。 - 前記位置検出用パターンの1つの周りに配置された基準色パターンの数と前記他の2つの周りに配置されたカラーコードパターンの数が異なる;
請求項10に記載のカラーコード付き標識。 - 前記基準色パターンにおける単位パターンの色彩は全て前記カラーコードパターンにおける単位パターンの色彩に含まれる;
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識。 - 請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識を描画した;
カラーコード付き標識シール。 - 請求項13に記載のカラーコード付き標識シールを複数組み合わせて構成される1組のカラーコード付き標識シールセットであって;
各カラーコード付き標識シールはカラーコードパターンの形状及び寸法が同一であり、配色が全て異なる;
カラーコード付き標識シールセット。 - 請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識を含む測定対象物の画像から前記カラーコード付き標識を抽出する抽出部と;
前記抽出されたカラーコード付き標識のカラーコードパターンから、前記カラーコード付き標識の識別コードを判別する識別コード判別部と;
前記抽出されたカラーコード付き標識の位置検出用パターンの位置座標と前記識別コード判別部で判別された識別コードとを関連付けて記憶する標識情報記憶部とを備える;
カラーコード付き標識抽出装置。 - 請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のカラーコード付き標識を含む測定対象物を撮像する撮像部と;
前記撮像部で撮像された前記測定対象物の画像から前記カラーコード付き標識を抽出する抽出部と;
前記抽出されたカラーコード付き標識の位置検出用パターンとカラーコードパターンから、前記カラーコード付き標識の識別コードを判別する識別コード判別部と;
前記抽出されたカラーコード付き標識の位置検出用パターンの位置座標と前記識別コード判別部で判別された識別コードとを関連付けて記憶する標識情報記憶部と;
多数の前記カラーコード付き標識を用いて測定された前記カラーコード付き標識の位置に基づいて、前記測定対象物の三次元座標又は三次元形状を測定する三次元計測部とを備える;
三次元計測装置。
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