JP2013036987A - 情報処理装置及び情報処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像時刻におけるロボットのモーション情報から、撮像装置と対象物体の位置姿勢移動量に変換して計測データとして位置姿勢更新に用いる。ロボットのモーション差分という確度の高い情報を計測データとして加えることにより、精度および安定性を向上させるようにする。また、撮像時刻の異なる距離画像と濃淡画像の幾何的関係を、ロボットアームの軌跡情報を用いて求めることで、両者の情報を同時に利用して位置姿勢推定を行うようにすることにより、全体のデータを同時に用いることを可能にする。
【選択図】図1
Description
[第1の実施形態:ハンドアイロボット系による実施形態]
本実施形態では、本発明の情報処理装置を、図2(a)に示すような撮像装置が先端に装着されたロボットアームが移動しながら、固定された計測対象物体50を撮像するシーンにおいて、物体位置姿勢推定手法に適用した場合について説明する。
3次元形状モデルデータ10(以下、3次元形状モデルと呼称する)は、計測対象となる物体(以下、計測対象物体50、又は単に物体と呼ぶ場合もある)の形状を表す3次元幾何情報である。3次元形状モデル10は、点の集合や各点を結んで構成される面の情報、面を構成する線分の情報によって定義される。3次元形状モデル10は、3次元形状モデル保存部110に保存され、第1の位置姿勢更新部150に入力される。
まず、S301では初期化を行う。初期化では、概略位置姿勢入力部130により、濃淡画像撮像時刻における撮像装置230と物体との相対的な位置姿勢の概略値を取得する。本実施形態では、前述したように、前の時刻において計測された位置及び姿勢を、計測対象物体50の概略位置姿勢として用いる。
S303では、第1の位置姿勢更新部150により、S301で入力された計測対象物体50の概略位置姿勢を元に、S302において入力された濃淡画像に対して、3次元形状モデル10が当てはまるように、計測対象物体50の位置姿勢の更新処理を行う。以下、S303における濃淡画像による位置姿勢更新処理について詳細を述べる。
前述の実施形態では、観測データの取得順として、濃淡画像を撮影した後、距離画像を撮影し、その後、ロボット40のモーション情報を取得する事例について説明した。しかしながら、観測データの取得順は、特に制限があるものではなく、いずれの順に処理を行ってよい。
前述の実施形態では、濃淡画像と距離画像を両方撮像し、処理を行う場合について説明していた。しかし、本発明の情報処理装置は、濃淡画像と距離画像を両方撮影する場合に限るものではない。
前述の実施形態では、図2(a)に示したように、撮像装置230がロボットアーム先端に装着されて、ロボットアームの移動により撮像装置230の位置姿勢が変化する場面において、本発明の情報処理装置を適用する場合について説明した。しかし、本発明の情報処理装置の適用は、前述のケースに限るものでなく、例えば、図2(b)に示すように、撮像装置230は固定されており、ロボットアームによって把持された対象物体がアームの稼働に伴って移動する場合においても、同様に適用可能である。
前述の実施形態では、観測データと概略位置姿勢に基づく位置姿勢の更新方法として、拡張カルマンフィルタ及びカルマンフィルタの枠組みに基づく処理を行っていた。しかし、位置姿勢更新処理の方法としてはこれに限るものではない。
前述の実施形態では、撮像時刻間に撮像装置230が移動した位置姿勢差分量を算出する方法として、撮像時刻間のロボット40のアーム先端位置姿勢の差分から位置姿勢差分量を算出する方法を述べた。しかし、撮像装置230の移動量を算出する手段はロボットのモーション情報を用いる方法に限るものでない。
前述の実施形態では、ロボット40のアーム先端に装着された撮像装置により、固定された計測対象物体50の3次元位置姿勢の算出する方法について説明した。しかし、情報処理装置1は、対象物体の3次元位置姿勢の算出に限るものでなく、算出した位置姿勢を用いて、ロボット40により対象物体に対して作業を行ってもよい。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (9)
- 撮像装置を用いて被測定物体の位置姿勢を推定する情報処理装置であって、
前記被測定物体の幾何的特徴を表す3次元形状モデルのデータを保存する3次元形状モデル保存手段と、
前記被測定物体を撮像した画像を取得する画像入力手段と、
前記撮像装置と前記被測定物体との間の相対的な概略位置姿勢を入力する概略位置姿勢入力手段と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記画像に対して前記3次元形状モデルを当てはめることで、前記概略位置姿勢を更新する第1の位置姿勢更新手段と、
前記撮像装置が前記被測定物体を撮像した時刻、または前回の位置姿勢差分情報の取得時刻以降に、前記撮像装置または前記被測定物体が移動した位置姿勢差分量を算出して取得する位置姿勢差分情報入力手段と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記位置姿勢差分量に基づいて、前記概略位置姿勢を更新する、第2の位置姿勢更新手段と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記画像入力手段は、2次元画像及び/または距離画像を取得し、前記第1の位置姿勢更新手段は、前記2次元画像及び/または前記距離画像に対して、前記3次元形状モデルを当てはめることで、前記概略位置姿勢を更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記第1の位置姿勢更新手段は、前記2次元画像による概略位置姿勢の更新処理と、前記距離画像による概略位置姿勢の更新処理とを交互に行うことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記第1の位置姿勢更新手段における前記概略位置姿勢の更新処理は、非線形時系列フィルタを用い、前記第2の位置姿勢更新手段における前記概略位置姿勢の更新処理は、線形または非線形時系列フィルタを用いることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の情報処理装置。
- 前記位置姿勢差分情報入力手段は、回転及び/または並進移動軸からなる可動軸を有するロボットの可動軸の情報より位置及び/または姿勢の差分量を取得することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の情報処理装置。
- 算出した被測定物体の位置姿勢に基づいて、回転及び/または並進移動軸からなる可動軸を有するロボットによって、被測定物体または撮像装置の位置及び/または姿勢を変更する位置姿勢操作手段
をさらに有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の情報処理装置。 - 撮像装置を用いて被測定物体の位置姿勢を推定する情報処理方法であって、
前記被測定物体の幾何的特徴を表す3次元形状モデルのデータを保存する3次元形状モデル保存工程と、
前記被測定物体を撮像した画像を取得する画像入力工程と、
前記撮像装置と前記被測定物体との間の相対的な概略位置姿勢を入力する概略位置姿勢入力工程と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記画像に対して前記3次元形状モデルを当てはめることで、前記概略位置姿勢を更新する第1の位置姿勢更新工程と、
前記撮像装置が前記被測定物体を撮像した時刻、または前回の位置姿勢差分情報の取得時刻以降に、前記撮像装置または前記被測定物体が移動した位置姿勢差分量を算出して取得する位置姿勢差分情報入力工程と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記位置姿勢差分量に基づいて、前記概略位置姿勢を更新する、第2の位置姿勢更新工程と、
を備えることを特徴とする情報処理方法。 - 撮像装置を用いて被測定物体の位置姿勢を推定する情報処理方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記被測定物体の幾何的特徴を表す3次元形状モデルのデータを保存する3次元形状モデル保存工程と、
前記被測定物体を撮像した画像を取得する画像入力工程と、
前記撮像装置と前記被測定物体との間の相対的な概略位置姿勢を入力する概略位置姿勢入力工程と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記画像に対して前記3次元形状モデルを当てはめることで、前記概略位置姿勢を更新する第1の位置姿勢更新工程と、
前記撮像装置が前記被測定物体を撮像した時刻、または前回の位置姿勢差分情報の取得時刻以降に、前記撮像装置または前記被測定物体が移動した位置姿勢差分量を算出して取得する位置姿勢差分情報入力工程と、
前記概略位置姿勢をもとにして、前記位置姿勢差分量に基づいて、前記概略位置姿勢を更新する、第2の位置姿勢更新工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項8に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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