JP2899724B2 - キャリブレーション処理方法 - Google Patents

キャリブレーション処理方法

Info

Publication number
JP2899724B2
JP2899724B2 JP2249863A JP24986390A JP2899724B2 JP 2899724 B2 JP2899724 B2 JP 2899724B2 JP 2249863 A JP2249863 A JP 2249863A JP 24986390 A JP24986390 A JP 24986390A JP 2899724 B2 JP2899724 B2 JP 2899724B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coordinate system
real coordinate
camera
real
coordinates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2249863A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04127003A (ja
Inventor
雅弘 河内
紫朗 藤枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Priority to JP2249863A priority Critical patent/JP2899724B2/ja
Publication of JPH04127003A publication Critical patent/JPH04127003A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2899724B2 publication Critical patent/JP2899724B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば対象物をカメラで撮像して対象物
の位置や形状などを認識する画像処理装置に関連し、殊
にこの発明は、カメラ座標系における位置データをマト
リクス変換式を用いて実座標系における位置データに変
換するためのキャリブレーション処理方法に関する。
〈従来の技術〉 対象物を真上からカメラで撮像した場合、カメラ座標
系における位置データを(Xc,Yc)、実座標系における
位置データを(Xr,Yr)とすると、これら位置データの
変換(これを「キャリブレーション」という)にはつぎ
のようなマトリクス変換式が用いられる。
なお上式中、各パラメータT11〜T23は、カメラ座標系
のX軸と実座標系のX軸とがなす角度をθx、カメラ座
標系のY軸と実座標系のY軸とがなす角度をθy、実座
標系における長さとカメラ座標系における長さとの間の
X方向およびY方向の各比率をMx,My、カメラ座標系で
表された実座標系の原点の座標を(x0,y0)とすると、
つぎの〜式で与えられる。
T11=cosθx・Mx ‥‥ T12=sinθy・My ‥‥ T13=−x0・T21−y0・T12 ‥‥ T21=sinθx・Mx ‥‥ T22=−cosθy・My ‥‥ T23=−x0・T21+y0・T22 ‥‥ ところでカメラの視野の中心位置と周辺位置とでは、
対象物の実際の長さとその物体画像の長さとの比率が一
致していないため、物体画像より対象物の位置や形状を
正しく認識するに、キャリブレーション処理において、
前記比率の補正が必要となる。
この種補正方法として、従来は、カメラ視野の全体に
対して線形または非線形の数式を当てはめ、それら数式
を用いて前記比率を補正することが行われている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら線形の数式による場合、十分かつ適正な
補正ができず、測定精度の点で問題があり、また非線形
の数式による場合、演算に時間がかかり、計測速度が低
下するという問題がある。
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、測
定精度の向上と演算時間の短縮とを同時に実現するキャ
リブレーション処理方法を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、カメラ座標系における位置データをマト
リクス変換式を用いて実座標系における位置データに変
換するためのキャリブレーション処理方法であって、カ
メラ座標系を複数に分割してそれぞれに個別の実座標系
を設定し、各実座標系毎に前記マトリクス変換式を算定
した後、カメラ座標系における位置データに応じていず
れか実座標系を選択し、対応するマトリクス変換式を用
いて前記位置データの実座標系への変換を実行してい
る。
〈作用〉 カメラ座標系を複数に分割してそれぞれに個別の実座
標系を設定し、各実座標系毎に固有のマトリクス変換式
を当てはめて位置データの実座標系への変換を行うの
で、線形の数式による補正と比較して測定精度が向上
し、また非線形の数式による補正と比較して演算時間が
短くなる。
〈実施例〉 第1図は、この発明にかかるキャリブレーション処理
方法が実施される画像処理システムの構成例を示す。
図示例の画像処理システムは、カメラ1と画像処理装
置2とを含み、画像処理装置2にはモニタテレビ3が接
続してある。カメラ1は真下に向けて固定され、このカ
メラ1の視野内に配線基板4を水平に位置させる。配線
基板4はXYステージ5上に支持され、配線基板4の適所
に電子部品のリードを挿入するためのリード挿入孔6が
設けてある。なお図中、Xr YrはXYステージ5の移動方
向、すなわち実座標系を示している。
この画像処理システムは、前記リード挿入孔6の位置
を計測し、その計測結果を自動部品挿入機(図示せず)
に与えて、配線基板4への電子部品の自動挿入を可能と
なすものである。
第2図は、この発明にかかるキャリブレーション処理
方法の原理を示すもので、図中、Xc Ycで示す直交座標
平面はカメラ座標系である。
このカメラ座標系Xc Ycは、縦横4分割されてそれぞ
れに個別の実座標系I〜IVが設定してある。ここで第2
〜第4の各実座標系II〜IVは第1の実座標系Iを平行移
動させたもので、この実施例の場合、各実座標系I〜IV
のX軸およびY軸はカメラ座標系のXc軸およびYc軸と平
行している。
各実座標系I〜IVには、後記する方法で算定されたマ
トリクス変換式が個別に当てはめられる。
第2図中、Gはカメラ1により前記リード挿入孔6を
撮像して得た画像の位置(重心位置)であって、この位
置Gがいずれの実座標系I〜IVに含まれるかを検出した
後、その検出結果に応じて対応するマトリクス変換式を
当てはめて演算を実行し、これによりカメラ座標系Xc
Ycにおける前記位置Gの座標(Xc1,Yc1)を実座標系Xr
Yrの座標(Xr1 Yr1)に変換するものである。
第3図(1)〜(7)は、各実座標系I〜IV毎のマト
リクス変換式を算定するための手順を示している。
まず第3図(1)に示す手順では、XYテーブル5上に
支持された配線基板4のいずれかリード挿入孔6を視野
の隅部位置で撮像し、その物体画像のカメラ座標系Xc
Ycにおける重心位置P11の座標(Xw11,Yw11)を求め
る。つぎにXYテーブル5をカメラ座標系のXc軸とほぼ平
行なXr方向へ移動させ、視野のほぼ中央部位置でリード
挿入孔6を撮像し、その物体画像の重心位置P12の座標
(Xw12,Yw12)を求める。さらにXYテーブル5を前記Xr
方向へ移動させ、視野の反対側の隅部位置でリード挿入
孔6を撮像し、その物体画像の重心位置P13の座標(X
w13,Yw13)を求める。
上記の各位置P11,P12,P13に沿う方向を実座標系のX
r軸の方向に設定する。
つぎに前記リード挿入孔6を視野の中央端部位置で撮
像し、その物体画像の重心位置P12の座標(Xw21
Yw21)を求め、以下同様にして位置P22,P23の各座標
(Xw22,Yw22)(Xw23,Yw23)を順次求める。
つぎに前記リード挿入孔6を視野の他の隅部位置で撮
像し、その物体画像の重心位置P31の座標(Xw31
Yw31)を求め、以下同様にして位置P32,P33の各座標
(Xw32,Yw32)(Xw33,Yw33)を順次求める。
つぎに第3図(2)に示す手順では、XYテーブル5上
に支持された配線基板4のいずれかリード挿入孔6を視
野の隅部位置で撮像し、その物体画像のカメラ座標系Xc
Ycにおける重心位置Q11の座標(XL11,YL11)を求め
る。つぎにXYテーブル5をカメラ座標系のYc軸とほぼ平
行なYr方向へ移動させ、視野のほぼ中央部位置でリード
挿入孔6を撮像し、その物体画像の重心位置Q21の座標
(XL21,YL21)を求める。さらにXYテーブル5を前記Yr
方向へ移動させ、視野の反対側の隅部位置でリード挿入
孔6を撮像し、その物体画像の重心位置Q31の座標(X
L31 YL31)を求める。
つぎに前記リード挿入孔6を視野の中央端部位置で撮
像し、その物体画像の重心位置Q12の座標(XL12
YL12)を求め、以下同様にして位置Q22,Q32の各座標
(XL22,YL22)(XL32,YL32)を順次求める。
つぎに前記リード挿入孔6を視野の他の隅部位置で撮
像し、その物体画像の重心位置Q13の座標(XL13
YL13)を求め、以下同様にして位置Q23,Q33の各座標
(XL23,YL23)(XL33,YL33)を順次求める。
上記の各位置Q11,Q21,Q31に沿う方向を実座標系のY
r軸の方向に設定する。
つぎに第3図(3)に示す手順では、カメラ座標系Xc
Ycを縦横4分割してそれぞれに個別の実座標系I〜IV
を設定する。この場合に第1の実座標系Iの原点01は前
記位置P11に設定し、第2〜第4の各実座標系II〜IVの
原点02〜04は、視野の横幅Wおよび縦幅Lの各中間位置
に設定すると共に、各実座標系I〜IVのX軸およびY軸
は前記のXr軸およびYr軸と平行に設定する。ここではカ
メラ座標系で表された各実座標系I〜IVの原点01〜04
座標をそれぞれ(x10,y10)(x20,y20)(x30,y30
(x40,y40)とする。
なお図中、θxはカメラ座標系Xc YcのXc軸と実座標
系Xr YrのXr軸とがなす角度、θyはカメラ座標系Xc Y
cのYc軸と実座標系Xr YrのYr軸とがなす角度であり、
いずれもゼロに近い値に設定するのが望ましい。
つぎに第3図(4)に示す手順では、実座標系におけ
る長さとカメラ座標系における長さとの間のX方向およ
びY方向の各比率を各実座標系I〜IVについて算出す
る。
つぎの式は、第1の実座標系IについてのX方向
およびY方向の各比率M1x,M1yの算出式を表している。
なお上式中、lA〜lDは前記位置P11P12間,P21P22間,
Q11Q21間および,Q11Q22間に対応する実距離である。
また第2の実座標系II〜第4の実座標系IVについての
X方向およびY方向の各比率M2x〜M4x,M2y〜M4yの算出
方法も同様であり、ここではその説明を省略する。
かくして各実座標系I〜IVのカメラ座標系による各原
点の座標とX方向およびY方向の各比率とが得られる
と、各実座標系I〜IVにおけるマトリクス変換式を求め
ることができる。つぎの式は、第1の実座標系Iにお
けるマトリクス変換式を例示したもので、第3図(5)
に示す如く、(Xc,Yc)がリード挿入孔の画像のカメラ
座標系における重心位置、(Xr(I),Yr(I))がリ
ード挿入孔の第1の実座標系における重心位置である。
なお上式中、各パラメータTI11〜TI23は、カメラ座標
系のXcと実座標系のXr軸とがなす角度をθx、カメラ座
標系のYcと実座標系のY軸rとがなす角度をθy、第1の
実座標系Iにおける長さとカメラ座標系における長さと
の間のX方向およびY方向の比率をM1x,M1y、カメラ座
標系で表された第1の実座標系Iの原点の座標を
(x10,y10)とすると、つぎの〜式で与えられる。
T11=cosθx・M1x ‥‥ T12=sinθy・M1y ‥‥ T13=−x10・T21−y10・T12 ‥‥ T21=sinθx・M1x ‥‥ T22=−cosθy・M1y ‥‥ T23=−x10・T21+y10・T22 ‥‥ つぎに第3図(6)に示す手順では、第2〜第4の実
座標系II〜IVの原点02〜03につき、実座標系Xr Yrによ
る座標(X10,Y10)(X20,Y20)(X30,Y30)(X40,Y
40)を第1の実座標系Iのマトリクス変換式を用いて算
出するもので、つぎの式は座標(X40,Y40)の算出式
を例示している。
つぎに第3図(7)に示す手順では、第3図(5)に
示す手順で求めた各実座標系I〜IVのマトリクス変換式
と、第3図(6)に示す手順で求めた第2〜第4の実座
標系II〜IVの実座標系Xr Yrによる原点02〜04の座標と
をひとつのマトリクス変換式で表わすための手順であ
り、つぎの式は第4の実座標系IVのマトリクス変換式
と第4の実座標系IVの実座標系Xr Yrによる原点04の座
標とをひとつのマトリクス変換式で表したものである。
なお上式中、TIV13′,TIV23′は、つぎの式で示
すとおりである。
TIV13′=TIV13+X40 ‥‥ TIV23′=TIV23+Y40 ‥‥ このようにして各実座標系I〜IV毎に固有のマトリク
ス変換式を算定した後に、第1図に示す画像処理システ
ムによる計測処理、すなわちリード挿入孔6の位置計測
を実行する。まず対象とするリード挿入孔6をカメラ1
で撮像してその画像を画像処理装置2に取り込み、その
画像のカメラ座標系における重心位置の座標(Xc,Yc
を求める。ついでその重心位置が第1〜第4のいずれの
実座標系I〜IVに含まれるか否かを判定し、その判定結
果に応じて対応するマトリクス変換式を用いて前記重心
位置の座標(Xc,Yc)を実座標系Xr Yrにおける座標
(Xr Yr)に変換するものである。
なお上記実施例ではカメラ座標系を4分割したが、こ
の発明はこれに限らず、分割数を必要に応じて増すこと
もできる。
〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、カメラ座標系を複数に分割し
てそれぞれに個別の実座標系を設定し、各実座標系毎に
マトリクス変換式を算定した後、カメラ座標系における
位置データに応じていずれか実座標系を選択し、対応す
るマトリクス変換式を用いて前記位置データの実座標系
への変換を実行するから、線形や非線形の数式を用いる
従来例に比較して、測定精度の向上と演算時間の短縮と
を同時に実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は画像処理システムの構成を示す斜面図、第2図
はこの発明の原理を示す説明図、第3図はマトリクス変
換式の算定手順を示す説明図である。 1‥‥カメラ、2‥‥画像処理装置 5‥‥XYステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 5/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カメラ座標系における位置データをマトリ
    クス変換式を用いて実座標系における位置データに変換
    するためのキャリブレーション処理方法であって、 カメラ座標系を複数に分割してそれぞれに個別の実座標
    系を設定し、各実座標系毎に前記マトリクス変換式を算
    定した後、カメラ座標系における位置データに応じてい
    ずれか実座標系を選択し、対応するマトリクス変換式を
    用いて前記位置データの実座標系への変換を実行するこ
    とを特徴とするキャリブレーション処理方法。
JP2249863A 1990-09-18 1990-09-18 キャリブレーション処理方法 Expired - Fee Related JP2899724B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2249863A JP2899724B2 (ja) 1990-09-18 1990-09-18 キャリブレーション処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2249863A JP2899724B2 (ja) 1990-09-18 1990-09-18 キャリブレーション処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04127003A JPH04127003A (ja) 1992-04-28
JP2899724B2 true JP2899724B2 (ja) 1999-06-02

Family

ID=17199312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2249863A Expired - Fee Related JP2899724B2 (ja) 1990-09-18 1990-09-18 キャリブレーション処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2899724B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4774824B2 (ja) * 2005-06-17 2011-09-14 オムロン株式会社 3次元計測処理の計測対象範囲の確認方法および計測対象範囲の設定方法ならびに各方法を実施する装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04127003A (ja) 1992-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015101710B4 (de) Verfahren zum Kalibrieren eines beweglichen Greiforgans unter Verwendung einer entfernten Digitalkamera
US8095237B2 (en) Method and apparatus for single image 3D vision guided robotics
US6728417B1 (en) Measurement apparatus
JP2816304B2 (ja) 物体を配置する装置とその方法
US20050280709A1 (en) Transparent camera calibration tool for camera calibration and calibration method thereof
JPS6016673B2 (ja) サ−ボ系における被検体認識装置
CN107818576B (zh) 芯片版图图片与测试图像的坐标映射方法及系统
JP3138080B2 (ja) 視覚センサの自動キャリブレーション装置
DE112006002674T5 (de) Verfahren und Vorrichtungen für praktisches 3D-Sichtigkeitssystem
CN111263142A (zh) 一种摄像模组光学防抖的测试方法、装置、设备及介质
DE102019124810A1 (de) Bildverarbeitungsgerät und Bildverarbeitungsverfahren
JP2001148025A5 (ja)
CN114952856A (zh) 机械臂手眼标定方法、系统、计算机及可读存储介质
CN113838137A (zh) 一种基于tft-lcd获取校正标记位置的方法和系统
CN112348890A (zh) 一种空间定位方法、装置及计算机可读存储介质
CN114219850B (zh) 一种应用360全景环视技术的车辆测距系统
KR20040100963A (ko) 화상 처리 장치
JP2899724B2 (ja) キャリブレーション処理方法
JPH08110807A (ja) 自動キャリブレーション方法およびその装置
CN114404041B (zh) C型臂成像参数校准系统及方法
Lynch et al. The use of feedforward neural networks for machine vision calibration
US20080008381A1 (en) Coordinate acquisition apparatus for test of printed board, and coordinate acquisition method and program for test thereof
CN112308933A (zh) 相机内参标定的方法、装置及计算机存储介质
CN112184819A (zh) 机器人的引导方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112700536A (zh) 轮胎点云补全方法、装配方法、控制装置及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees