JP3220195B2 - 画像処理装置 - Google Patents
画像処理装置Info
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- JP3220195B2 JP3220195B2 JP31204491A JP31204491A JP3220195B2 JP 3220195 B2 JP3220195 B2 JP 3220195B2 JP 31204491 A JP31204491 A JP 31204491A JP 31204491 A JP31204491 A JP 31204491A JP 3220195 B2 JP3220195 B2 JP 3220195B2
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物からのレーザ反
射光を入力して映像信号を送出するセンサヘッド部を備
え、上記映像信号を入力してデータ処理する画像処理装
置の、特に上記センサヘッドに関する。
射光を入力して映像信号を送出するセンサヘッド部を備
え、上記映像信号を入力してデータ処理する画像処理装
置の、特に上記センサヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は移動ロボット用の外界センサとし
て用いられる光距離センサモジュールの概要を示したも
ので、このモジュールは大別してセンサヘッド部１０と
コントローラ／画像処理部２０からなる。３０は対象物
である。センサヘッド部１０は図５に示すようにＣＣＤ
カメラ１１、レーザスリット光Ｓを投光するレーザスリ
ット投光器１２、レーザドライバ１３を備えている。レ
ーザ投光器１２は、例えばＧａＡＬＡｓ、定格出力３０
ｍＷ、発振周波数８３０ｎｍのものであって、スリット
光の生成にはシリンドリカルレンズを使用する。また、
ＣＣＤカメラ１１は、例えば、焦点距離８．５ｍｍの広
角レンズ（視野各約５０度）を使用し、レーザ反射光Ｓ
F に対する外乱の影響を排除するために、光学フィルタ
１１Ａをレンズに取りつけるようにする。画像処理部２
０はフレームメモリを内蔵し、ＣＣＤカメラ１１が送出
する映像信号を画像データとして取り込んで、上記フレ
ームメモリに一旦格納したのち読み出して距離データを
計算し、その距離情報を共有メモリに書込む一連のデー
タ処理を行ない、この一連のデータ処理を繰り返して、
共有メモリＤＰＭに常に最新の距離データを更新してゆ
く。
て用いられる光距離センサモジュールの概要を示したも
ので、このモジュールは大別してセンサヘッド部１０と
コントローラ／画像処理部２０からなる。３０は対象物
である。センサヘッド部１０は図５に示すようにＣＣＤ
カメラ１１、レーザスリット光Ｓを投光するレーザスリ
ット投光器１２、レーザドライバ１３を備えている。レ
ーザ投光器１２は、例えばＧａＡＬＡｓ、定格出力３０
ｍＷ、発振周波数８３０ｎｍのものであって、スリット
光の生成にはシリンドリカルレンズを使用する。また、
ＣＣＤカメラ１１は、例えば、焦点距離８．５ｍｍの広
角レンズ（視野各約５０度）を使用し、レーザ反射光Ｓ
F に対する外乱の影響を排除するために、光学フィルタ
１１Ａをレンズに取りつけるようにする。画像処理部２
０はフレームメモリを内蔵し、ＣＣＤカメラ１１が送出
する映像信号を画像データとして取り込んで、上記フレ
ームメモリに一旦格納したのち読み出して距離データを
計算し、その距離情報を共有メモリに書込む一連のデー
タ処理を行ない、この一連のデータ処理を繰り返して、
共有メモリＤＰＭに常に最新の距離データを更新してゆ
く。
【０００３】この光距離センサモジュールでは、ＣＣＤ
カメラ１１がレーザスリット投光器１２の上方にあるの
で、廊下に立っている人を取り巻く環境（図６、図７）
に例えると、床面がレーザスリット光平面、自分の目の
高さがＣＣＤカメラ１１のレンズ位置と考えることがで
き、カメラからの距離が遠くなればなるほど視野の中の
上方に床面が位置し、逆に近ければ近いほど視野の中の
下方に見えるので、逆に反射光が入力画像のどの高さに
みえるかにより奥行き方向の対象物までの距離を測定す
ることができる。
カメラ１１がレーザスリット投光器１２の上方にあるの
で、廊下に立っている人を取り巻く環境（図６、図７）
に例えると、床面がレーザスリット光平面、自分の目の
高さがＣＣＤカメラ１１のレンズ位置と考えることがで
き、カメラからの距離が遠くなればなるほど視野の中の
上方に床面が位置し、逆に近ければ近いほど視野の中の
下方に見えるので、逆に反射光が入力画像のどの高さに
みえるかにより奥行き方向の対象物までの距離を測定す
ることができる。
【０００４】また、自分の正面方向（カメラの光軸方
向）から角度がずれればずれるほど視野中の右端の方あ
るいは左端の方に見えるので、反射光のある点がカメラ
光軸に対してどのくらいの角度の方向にあるかという方
位を測定することができ、この方位と上記奥行き方向の
距離から、ある１つの反射光点について２次元平面上で
ある点が唯一決定される。
向）から角度がずれればずれるほど視野中の右端の方あ
るいは左端の方に見えるので、反射光のある点がカメラ
光軸に対してどのくらいの角度の方向にあるかという方
位を測定することができ、この方位と上記奥行き方向の
距離から、ある１つの反射光点について２次元平面上で
ある点が唯一決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の環境
では、レーザ反射光ＳF が他の光源に比べて明るいの
で、画像の各ラインの最大輝度の点を求めることにより
反射点を容易に知ることができるが、環境が明るい場合
には、背景光がレーザ反射光ＳF より明るくなる場合が
あり、このような場合には、レーザ反射光ＳF の背景光
に対する識別を容易にするために光学フィルタ１１Ａを
使用する。
では、レーザ反射光ＳF が他の光源に比べて明るいの
で、画像の各ラインの最大輝度の点を求めることにより
反射点を容易に知ることができるが、環境が明るい場合
には、背景光がレーザ反射光ＳF より明るくなる場合が
あり、このような場合には、レーザ反射光ＳF の背景光
に対する識別を容易にするために光学フィルタ１１Ａを
使用する。
【０００６】この光学フィルタ１１Ａには、可視光カッ
トフィルタと干渉フィルタとがあるが、本発明者等は、
背景光ノイズの軽減のためには、帯域の狭い干渉フィル
タが有効であることを実験により確認した。
トフィルタと干渉フィルタとがあるが、本発明者等は、
背景光ノイズの軽減のためには、帯域の狭い干渉フィル
タが有効であることを実験により確認した。
【０００７】図８および図９は平らな壁に対してレーザ
スリット光Ｓをあててその反射光ＳF をそれぞれ可視光
カットフィルタおよび干渉フィルタを通して撮ったもの
である。図８の（ａ）と（ｂ）は赤外線を透過させる可
視光カットフィルタを用いた場合の入力画像とレーザ反
射光位置の水平方向に対するプロファイルをそれぞれ示
し、図９の（ａ）と（ｂ）は干渉フィルタを用いた場合
の入力画像とレーザ反射光位置の水平方向に対するプロ
ファイルをそれぞれ示している。ここで用いた干渉フィ
ルタは２０ｎｍの波長帯域巾を持つ中心波長８３０ｎｍ
の干渉フィルタである。
スリット光Ｓをあててその反射光ＳF をそれぞれ可視光
カットフィルタおよび干渉フィルタを通して撮ったもの
である。図８の（ａ）と（ｂ）は赤外線を透過させる可
視光カットフィルタを用いた場合の入力画像とレーザ反
射光位置の水平方向に対するプロファイルをそれぞれ示
し、図９の（ａ）と（ｂ）は干渉フィルタを用いた場合
の入力画像とレーザ反射光位置の水平方向に対するプロ
ファイルをそれぞれ示している。ここで用いた干渉フィ
ルタは２０ｎｍの波長帯域巾を持つ中心波長８３０ｎｍ
の干渉フィルタである。
【０００８】両図から、いずれのフィルタを用いても、
周辺部で検出されるレーザ反射光ＳF の光量は少なくな
っているが、特に干渉フィルタの場合が顕著であること
が理解される。すなわち、干渉フィルタの方が可視光カ
ットフィルタよりもノイズ除去効果が大きいといえる
が、センサの実質上の視野を狭くするという問題があ
る。
周辺部で検出されるレーザ反射光ＳF の光量は少なくな
っているが、特に干渉フィルタの場合が顕著であること
が理解される。すなわち、干渉フィルタの方が可視光カ
ットフィルタよりもノイズ除去効果が大きいといえる
が、センサの実質上の視野を狭くするという問題があ
る。
【０００９】本発明は上記問題を解消するためになされ
たもので、センサの視野を犠牲にすることなく、入力画
像のノイズを低減することができる画像処理装置を提供
することを目的とする。
たもので、センサの視野を犠牲にすることなく、入力画
像のノイズを低減することができる画像処理装置を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、対象物に対してレーザスリッ
ト光を照射するレーザ投光器と、対象物から反射する上
記レーザ光の反射光を撮像するカメラとを備えるセンサ
ヘッド部と、フレームメモリを有し上記カメラが送出す
る映像信号を上記フレームメモリに一旦格納したのち読
み出して画像データ処理する画像処理部を備える画像処
理装置において、上記カメラは上記反射光を光学干渉フ
ィルタを通して受光し、この光学干渉フィルタは、上記
レーザスリット光の中心波長からわずかにずれた波長を
透過帯域の中心とするフィルタである構成とした。
するため、請求項１では、対象物に対してレーザスリッ
ト光を照射するレーザ投光器と、対象物から反射する上
記レーザ光の反射光を撮像するカメラとを備えるセンサ
ヘッド部と、フレームメモリを有し上記カメラが送出す
る映像信号を上記フレームメモリに一旦格納したのち読
み出して画像データ処理する画像処理部を備える画像処
理装置において、上記カメラは上記反射光を光学干渉フ
ィルタを通して受光し、この光学干渉フィルタは、上記
レーザスリット光の中心波長からわずかにずれた波長を
透過帯域の中心とするフィルタである構成とした。
【００１１】請求項２では、センサヘッドのカメラがレ
ーザ投光器の上方にあって下向き傾斜した姿勢で配設さ
れ、レーザ投光器は実質的に水平方向にレーザスリット
光を照射し、画像処理部は入力画像の画像データに基づ
き対象物までの距離を演算する構成とした。
ーザ投光器の上方にあって下向き傾斜した姿勢で配設さ
れ、レーザ投光器は実質的に水平方向にレーザスリット
光を照射し、画像処理部は入力画像の画像データに基づ
き対象物までの距離を演算する構成とした。
【００１２】
【作用】本発明では、光学干渉フィルタとして、レーザ
スリット光の中心波長からわずかにずれた波長を透過帯
域の中心とするフィルタを用いるので、センサ視野の中
央部での透過光量は減るがセンサ視野の両端部での透過
光量が増える。
スリット光の中心波長からわずかにずれた波長を透過帯
域の中心とするフィルタを用いるので、センサ視野の中
央部での透過光量は減るがセンサ視野の両端部での透過
光量が増える。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１４】図１において、レーザ投光器１２が発振す
るレーザスリット光Ｓの中心波長が、例えば８３０ｎｍ
であり、使用する干渉フィルタ１１Ｂの透過帯域の中心
波長は、８４２．５ｎｍである。
るレーザスリット光Ｓの中心波長が、例えば８３０ｎｍ
であり、使用する干渉フィルタ１１Ｂの透過帯域の中心
波長は、８４２．５ｎｍである。
【００１５】本発明者等は、実験の結果、干渉フィルタ
を使用した場合に入力画像の周辺部で光量が大きく減衰
する原因は、フィルタへ入射する光線の入射角とフィル
タの通過帯域特性の関係にあることを知った。図１０は
この実験結果を示したもので、入射角が、０度、１０
度、２０度、３０度の光線に対する８３０ｎｍ用干渉フ
ィルタの波長通過特性を示しており、この図から、８３
０ｎｍの波長を持つレーザ光は入射角０度ならば８０％
程度、２０度の場合は１５％程度通過できることが分か
る。つまり、入射角が大きくなる程、干渉フィルタを通
過する光量が急減する。図８における視野の狭さは、ス
リット光源、カメラのシェーディングも原因するが、主
として、干渉フィルタの方向特性によって生じているこ
とが理解される。
を使用した場合に入力画像の周辺部で光量が大きく減衰
する原因は、フィルタへ入射する光線の入射角とフィル
タの通過帯域特性の関係にあることを知った。図１０は
この実験結果を示したもので、入射角が、０度、１０
度、２０度、３０度の光線に対する８３０ｎｍ用干渉フ
ィルタの波長通過特性を示しており、この図から、８３
０ｎｍの波長を持つレーザ光は入射角０度ならば８０％
程度、２０度の場合は１５％程度通過できることが分か
る。つまり、入射角が大きくなる程、干渉フィルタを通
過する光量が急減する。図８における視野の狭さは、ス
リット光源、カメラのシェーディングも原因するが、主
として、干渉フィルタの方向特性によって生じているこ
とが理解される。
【００１６】本発明者等は、以上のことから、干渉フィ
ルタは、本来、斜めに入射の光に対して透過率が低いわ
けではないが、図９のように、透過帯域の中心が垂直入
射の場合とは、ずれる特性があることから、斜め入射の
レーザ光に対する透過域がレーザ光の波長に一致するよ
うにした干渉フィルタを考案した。
ルタは、本来、斜めに入射の光に対して透過率が低いわ
けではないが、図９のように、透過帯域の中心が垂直入
射の場合とは、ずれる特性があることから、斜め入射の
レーザ光に対する透過域がレーザ光の波長に一致するよ
うにした干渉フィルタを考案した。
【００１７】図２は、上記実施例における８４２．５ｎ
ｍ用干渉フィルタ１１Ｂの波長特性を示したもので、８
３０ｎｍの波長を持つレーザ光は入射角２０度の時８０
％の光を通過し、入射角１０度の時６０％、０度の時は
１０％通過できる。図３に、図８、図９と同じ実験環境
で、８４２．５ｎｍ用干渉フィルタ１１Ｂを用いた場合
のレーザ反射光を示す。図３の（ａ）はレーザ反射光を
示し、図３の（ｂ）はレーザ反射光位置の水平方向の明
度のプロファイルである。
ｍ用干渉フィルタ１１Ｂの波長特性を示したもので、８
３０ｎｍの波長を持つレーザ光は入射角２０度の時８０
％の光を通過し、入射角１０度の時６０％、０度の時は
１０％通過できる。図３に、図８、図９と同じ実験環境
で、８４２．５ｎｍ用干渉フィルタ１１Ｂを用いた場合
のレーザ反射光を示す。図３の（ａ）はレーザ反射光を
示し、図３の（ｂ）はレーザ反射光位置の水平方向の明
度のプロファイルである。
【００１８】この図３から明らかなように、視野角θ ｉ
の両端の入射角に対してレーザの波長が帯域の中心とな
るような干渉フィルタを用いることにより、視野角θ ｉ
を犠牲にすることなく、背景光ノイズを除去することが
できる。
の両端の入射角に対してレーザの波長が帯域の中心とな
るような干渉フィルタを用いることにより、視野角θ ｉ
を犠牲にすることなく、背景光ノイズを除去することが
できる。
【００１９】上記実施例の干渉フィルタを用いた場合、
垂直入射光に対しては透過率が１０％であるが、フィル
タを通過した反射光は垂直入射部（図２の中央部）で充
分に明るくなっており、レーザ波長帯域では、むしろレ
ーザスリット光源の方向特性とカメラのシェーディング
特性が補償され、全体システムの方向特性が平坦化され
る。
垂直入射光に対しては透過率が１０％であるが、フィル
タを通過した反射光は垂直入射部（図２の中央部）で充
分に明るくなっており、レーザ波長帯域では、むしろレ
ーザスリット光源の方向特性とカメラのシェーディング
特性が補償され、全体システムの方向特性が平坦化され
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、干渉フィル
タの透過帯域中心をレーザスリット光の中心波長からず
らせたことにより、センサ視野の中央部での透過光量は
減るがセンサ視野の両端部での透過光量が増えるので、
センサの視野を犠牲にすることなく、入力画像のノイズ
を低減することができる。
タの透過帯域中心をレーザスリット光の中心波長からず
らせたことにより、センサ視野の中央部での透過光量は
減るがセンサ視野の両端部での透過光量が増えるので、
センサの視野を犠牲にすることなく、入力画像のノイズ
を低減することができる。
【図１】本発明の実施例の要部を示す模式図である。
【図２】上記実施例に用いた干渉フィルタの光入射角ー
光透過率特性図である。
光透過率特性図である。
【図３の（ａ）】上記実施例における干渉フィルタを通
過したレーザ反射光の画像を示す図である。
過したレーザ反射光の画像を示す図である。
【図３の（ｂ）】上記干渉フィルタを通過したレーザ反
射光の水平方向明度のプロファイルである。
射光の水平方向明度のプロファイルである。
【図４】従来の光距離センサモジュールのブロック図で
ある。
ある。
【図５】上記光距離センサモジュールにおけるセンサヘ
ッド部のブロック図である。
ッド部のブロック図である。
【図６】上記光距離センサモジュールの原理を説明する
ための図である。
ための図である。
【図７】図６を上から見た図である。
【図８の（ａ）】可視光カットフィルタを通過したレー
ザ反射光の画像を示す図である。
ザ反射光の画像を示す図である。
【図８の（ｂ）】上記可視光カットフィルタを通過した
レーザ反射光の水平方向明度のプロファイルである。
レーザ反射光の水平方向明度のプロファイルである。
【図９の（ａ）】従来の干渉フィルタを通過したレーザ
反射光の画像を示す図である。
反射光の画像を示す図である。
【図９の（ｂ）】上記従来の干渉フィルタを通過したレ
ーザ反射光の水平方向明度のプロファイルである。
ーザ反射光の水平方向明度のプロファイルである。
【図１０】上記従来の干渉フィルタの光入射角ー光透過
率特性図である。
率特性図である。
１０ センサヘッド部 １１ ＣＣＤカメラ １１Ｂ 干渉フィルタ １２ レーザ投光器 １３ レーザドライバ ２０ 画像処理部 ３０ 対象物 Ｓ レーザスリット光 ＳF レーザ反射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−300616（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (2)
- 【請求項１】 対象物に対してレーザスリット光を照射
するレーザ投光器と、対象物から反射する上記レーザ光
の反射光を撮像するカメラとを備えるセンサヘッド部
と、フレームメモリを有し上記カメラが送出する映像信
号を上記フレームメモリに一旦格納したのち読み出して
画像データ処理する画像処理部を備える画像処理装置に
おいて、上記カメラは上記反射光を光学干渉フィルタを
通して受光し、この光学干渉フィルタは、上記レーザス
リット光の中心波長からわずかにずれた波長を透過帯域
の中心とするフィルタであることを特徴とする画像処理
装置。 - 【請求項２】 センサヘッドのカメラがレーザ投光器の
上方にあって下向き傾斜した姿勢で配設され、レーザ投
光器は実質的に水平方向にレーザスリット光を照射し、
画像処理部は入力画像の画像データに基づき対象物まで
の距離を演算することを特徴とする請求項１記載の画像
処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31204491A JP3220195B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 画像処理装置 |
| EP92108964A EP0516092B1 (en) | 1991-05-28 | 1992-05-27 | Image reader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31204491A JP3220195B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 画像処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618440A JPH0618440A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3220195B2 true JP3220195B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=18024544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31204491A Expired - Fee Related JP3220195B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-11-27 | 画像処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220195B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094810A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Toshiba Tec Corp | 画像処理方法及び画像処理装置並びに画像形成装置 |
| JP2012242134A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Jfe Steel Corp | 形状測定装置およびこれに用いる光学フィルタ |
| KR101282213B1 (ko) * | 2011-08-09 | 2013-07-09 | 주식회사화신 | 크로스빔 레이저를 이용한 부품 측정장치 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP31204491A patent/JP3220195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0618440A (ja) | 1994-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070810 Year of fee payment: 6 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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