JP2014013146A5 - - Google Patents
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Description
fをレンズの焦点距離、cxを画像におけるカメラ光軸中心のX座標、cyを画像におけるカメラ光軸中心のY座標、sxを画像センサの1画素あたりの幅、syを画像センサの1画素あたりの高さ、とする。すると、基準カメラ22の内部パラメータは、(fL、cxL、cyL、sxL、syL)と表すことができる。また、参照カメラ23の内部パラメータは、(fR、cxR、cyR、sxR、syR)と表すことができる。なお、添え字Lは、基準カメラ22の内部パラメータを示し、添え字Rは、参照カメラ23の内部パラメータを示している。
図8において、基準カメラ座標系CLと、参照カメラ座標系CRは、基準カメラ22と参照カメラ23の姿勢を代表する座標系であり、カメラのレンズ主点を原点とし、画像の座標系とX、Y方向が一致するように配置された座標系である。前述の姿勢パラメータは、基準カメラ座標系CLと参照カメラ座標系CRとの相対姿勢を表す。また、図8及び図9に示す301、302は、基準カメラ22及び参照カメラ23の画像センサ面をそれぞれ表しており、任意の被写体(例えば、ワーク)が画像センサ面301、302に投影された結果を画像として取得する。なお、図8においては、説明を簡単化するために、画像センサの実際の物理的な配置に対し、レンズ主点について反転した図を用いている。
次に、図7に示すように、ロボット装置1Aを撮影姿勢に移動させて基準カメラ22によって第1画像を取得する(ステップS01、第1画像取得工程)。そして、第1画像に対して画像処理を行い、画像内のワークを検出する(ステップS02)。この検出には、パターンマッチングや2値化処理など、公知の各種画像処理手法を用いることが可能である。その後、ステップS02における第1画像のワークの検出結果に基づいて、参照カメラ23に設定する参照カメラ切出し範囲307を計算する(ステップS03)。以下、切り出しステップS03について、ステップS21〜S24のサブステップに分けて説明する。まず、第1画像における対象物抽出結果に基づいて、基準カメラ切出し範囲303を計算する(ステップS21)。基準カメラ切出し範囲303としては、たとえば、第1画像において抽出された対象物の画像領域を囲う最小の矩形領域が計算される。
また、3次元計測対象領域とは、基準カメラ切り出し範囲303によって定義される視線曲面(本実施形態においては4つの視平面)と、奥行情報とによって得られる少なくとも2つの平面によって囲まれる領域である。図8に示すように、3次元計測対象領域は、四角錘台状の領域で表される。3次元計測対象領域の代表点として、8つの頂点(3次元点)PWij (i=1、2、3、4、j=1、2)の座標を求める。3次元点PWij は、基準カメラ座標系CLから基準カメラ切り出し範囲303の頂点PLiに向かう視線と、平面304、305との交点である。以下、ステップS22において3次元点PWij を求める。
基準カメラ座標系CLと、3次元点PWij を通る視線の式は、
PWij =(xWij 、yWij 、zWij )T とすると、zWij=λ・fL=dj(i=1、2、3、4、j=1、2)より、
次に、3次元点PWij の参照カメラ23への投影点PRijを計算する(ステップS23、投影計算工程)。まず、基準カメラ座標系CLで記述されたPWij の座標を参照カメラ座標系CRに座標変換する。姿勢パラメータである回転行列R及び並進ベクトルtを用いて、以下のように座標変換を行う。参照カメラ座標系CRで表された3次元点PWij の座標をPWij =(x´wij 、y´wij 、z´wij )Tとすれば、
次に、参照カメラ座標系CRで表された3次元点PWを、参照カメラ23へ投影した投影点PRijを求める。PRij =(x´Rij 、y´Rij 、z´Rij )Tは、参照カメラ23の焦点距離fRを用いて、
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