JP3260830B2 - 3D recognition device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体からの反射光の偏
光に基づいて立体物を認識する立体認識装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional recognition apparatus for recognizing a three-dimensional object based on the polarization of light reflected from an object.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、立体物を認識する方法とし
て、 ｉ）レーザビームにてスキャンを行ない、物体までの距
離を計測してその位置を知るもの ii）物体に対してスリット光を発し、物体の外形による
スリット光の縞の連続性に着目するもの iii)波長の違う光を虹状に発し、その光の波長を算出し
て同一波長の縞を認識するもの等がある。例えば、光に
よる物体の形状を認識する方法としては、特開昭６４−
７８１０６号公報がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of recognizing a three-dimensional object, i) scanning with a laser beam and measuring the distance to the object to know its position ii) emitting slit light to the object, Iii) Light that has different wavelengths is emitted in a rainbow shape, and the wavelength of the light is calculated to recognize stripes having the same wavelength. For example, a method of recognizing the shape of an object by light is disclosed in
No. 78106 is known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の立体認識方法、例えば、レーザビームを用いる
方法ではスキャンに時間がかかるという問題があり、ス
リット光の縞を利用する方法では、縞が不連続となる部
分での対応が困難になる。また、虹状に光を発する方法
では可視光を使うため、他の光が入ると誤認識が発生
し、物体の認識が暗い場所に限定されるという問題があ
る。However, the above-described conventional stereoscopic recognition method, for example, a method using a laser beam has a problem that scanning takes a long time, and a method using slit light fringes has a problem that the fringes are discontinuous. It is difficult to deal with the parts where Further, in the method of emitting light in a rainbow shape, since visible light is used, there is a problem that erroneous recognition occurs when other light enters, and recognition of an object is limited to a dark place.
【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
もので、その目的とするところは、照射光として偏光角
が連続的に変化する光を用いて分光部分の長大化を抑
え、構成を簡単にした立体認識装置を提供することであ
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to use a light whose polarization angle changes continuously as irradiation light to suppress an increase in the length of a spectral portion. Is to provide a three-dimensional recognition device which is simplified.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光源からの光を対象物に照射し、その反
射光を撮影装置に入力して該対象物の立体を認識する立
体認識装置において、光源からの光の偏光面を所定角度
で回転させて、該光を連続的に偏光角が変化するスリッ
ト状にする手段と、前記対象物から反射した前記スリッ
ト状の光における所定の偏光成分を検出する手段と、前
記偏光成分から、対応する光の偏光角を演算する手段と
を備え、前記偏光角に基づいて、前記スリットによる縞
の連続性を調べることで立体を認識する。In order to achieve the above object, the present invention irradiates an object with light from a light source, and inputs the reflected light to a photographing apparatus to recognize a three-dimensional object. In the three-dimensional recognition device, means for rotating the polarization plane of light from the light source at a predetermined angle to make the light into a slit shape in which the polarization angle changes continuously, and the light reflected from the object. Means for detecting a predetermined polarization component in the slit-shaped light, and means for calculating the polarization angle of the corresponding light from the polarization component, and examines the continuity of the stripe by the slit based on the polarization angle Recognize a three-dimensional object.
【０００６】好ましくは、偏光板と、光路方向に厚みが
連続的に異なる磁気光学素子と、該磁気光学素子を磁化
する装置とで光をスリット状にする。また、好ましく
は、対象物からの反射光を、偏光面が相互に直交する偏
光フィルタを介して取り込んで、該反射光の偏光成分を
検出する。[0006] Preferably, the light is slit-shaped by a polarizing plate, a magneto-optical element whose thickness is continuously different in the optical path direction, and a device for magnetizing the magneto-optical element. Preferably, the reflected light from the object is taken in via a polarizing filter whose polarization planes are orthogonal to each other, and the polarization component of the reflected light is detected.
【０００７】[0007]
【作用】以上の構成において、分光部分の長大化の抑制
及び機構の簡便化を図ることができる。With the above arrangement, it is possible to suppress an increase in the length of the spectral portion and to simplify the mechanism.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る好適
な実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例に
係る立体認識装置全体の構成を示すブロック図である。
同図において、投光器１からは、認識対象物体１０に当
てる光が発せられ、その光は、偏光スリット発生器２を
通過することで、図２に示すようにその偏光面（図中の
矢印が偏光面の角度を示す）が一定角度で連続的に９段
階に渡って回転し、光がスリット状になるようにしてい
る。なお、偏光スリット発生器２の詳細構成について
は、後述する。Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the entire stereoscopic recognition device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, light from the light projector 1 is emitted to the object 10 to be recognized, and the light passes through the polarization slit generator 2 so that its polarization plane (the arrow in the figure is indicated by an arrow in FIG. 2). (Indicating the angle of the plane of polarization) is rotated at a constant angle continuously over nine steps so that the light becomes slit-shaped. The detailed configuration of the polarization slit generator 2 will be described later.
【０００９】物体１０に照射された光はその表面にて反
射し、反射光は、カメラ１（３）及びカメラ２（４）に
入力する。これら２台のカメラは、投光器１とほぼ同軸
上に位置するように設置され、同時に物体１０からの反
射光を入力する。そして、これらカメラ１，２の前面に
は、特定方向の偏光角を有する反射光を認識するため、
偏光面が相互に直交する偏光フィルタ６，７が置かれて
いる。また、偏光フィルタ６，７の前面には、反射光以
外の外乱となる光を遮断するために波長フィルタ１１を
設けてある。The light applied to the object 10 is reflected on the surface thereof, and the reflected light is input to the camera 1 (3) and the camera 2 (4). These two cameras are installed so as to be located substantially coaxially with the projector 1, and simultaneously input reflected light from the object 10. Then, on the front of these cameras 1 and 2, in order to recognize reflected light having a polarization angle in a specific direction,
Polarization filters 6 and 7 whose polarization planes are orthogonal to each other are placed. In addition, a wavelength filter 11 is provided on the front surfaces of the polarization filters 6 and 7 to block disturbance light other than reflected light.
【００１０】カメラ１，２は、入力した画像を画像認識
装置５に出力し、画像認識装置５は内蔵する不図示の演
算部にて、カメラ１，２にて捉えた画像より、それぞれ
の偏光角に基づいて反射光の縞の連続性をアナログ的に
調べることで立体物を認識する。ここで、図３を参照し
て、偏光スリット発生器２の動作について説明する。The cameras 1 and 2 output the input image to an image recognition device 5, and the image recognition device 5 uses a built-in arithmetic unit (not shown) to convert the images captured by the cameras 1 and 2 into respective polarized light. A three-dimensional object is recognized by examining analogously the continuity of the reflected light fringes based on the corner. Here, the operation of the polarization slit generator 2 will be described with reference to FIG.
【００１１】図３に示す偏光スリット発生器２におい
て、レンズ１（３２）にて、投光器１からの光の光束を
拡げ、レンズ２（３３）で光束が互いに平行となるよう
にする。そして、この光束が平行な光を偏光板３４に入
射することで、直線偏光を作る。偏光面回転器３５は、
単一の磁気光学素子の光路長を段階的に変化させた構造
を有し、磁気光学素子は、その全体が不図示の磁石にて
磁化されている。これは、磁気光学素子を透過した光の
偏光面の回転角が光路長に比例することを利用したもの
で、結果として、偏光面回転器３５からは、その偏光面
が所定の回転を受けた光が出射される。なお、図３に示
すように、磁気光学素子における光路長はＡ−Ａ´側が
Ｂ−Ｂ´側よりも短く、ここでは、Ｂ−Ｂ´側を通過す
る光がＡ−Ａ´側の光路を通る光に対して９０°偏光
し、それらの中間部での光路では、偏光角がＡ−Ａ´か
らの距離に比例するようになっている。In the polarization slit generator 2 shown in FIG. 3, the light beam from the light projector 1 is expanded by the lens 1 (32) so that the light beams are parallel to each other by the lens 2 (33). Then, this light flux is incident on the polarizing plate 34 to generate linearly polarized light. The polarization plane rotator 35 is
It has a structure in which the optical path length of a single magneto-optical element is changed stepwise, and the entire magneto-optical element is magnetized by a magnet (not shown). This utilizes the fact that the rotation angle of the polarization plane of the light transmitted through the magneto-optical element is proportional to the optical path length. As a result, the polarization plane rotator 35 has undergone a predetermined rotation of the polarization plane. Light is emitted. As shown in FIG. 3, the optical path length in the magneto-optical element is shorter on the AA ′ side than on the BB ′ side. In this case, the light passing through the BB ′ side is the optical path length on the AA ′ side. Is polarized by 90 ° with respect to the light passing therethrough, and the polarization angle is proportional to the distance from A-A ′ in the optical path at the intermediate portion between them.
【００１２】次に、本実施例における立体認識方法につ
いて説明する。図１に示すようなカメラ１，２の配置に
より、カメラに入力される光は物体１０からほぼ垂直に
反射した光である。つまり、物体からの直接の反射光
は、反射という現象に拘らずその偏光面が保存される。
特に、金属面等からの鏡面反射に対しては、反射光の偏
光面は不変であるため、ここでは、反射光の偏光角を観
察することで立体認識を行なう。Next, a stereoscopic recognition method according to the present embodiment will be described. Due to the arrangement of the cameras 1 and 2 as shown in FIG. 1, the light input to the camera is light reflected almost vertically from the object 10. That is, the plane of polarization of light directly reflected from the object is preserved regardless of the phenomenon of reflection.
In particular, with respect to specular reflection from a metal surface or the like, since the plane of polarization of the reflected light is invariable, here, stereoscopic recognition is performed by observing the polarization angle of the reflected light.
【００１３】図４（ａ），（ｂ）は、それぞれカメラ
１，２に入力された画像の輝度（明暗）を示す図であ
り、カメラ１では、その前面に位置する偏光フィルタ６
にて、反射光の水平方向の偏光角成分を認識するように
しているため、図４（ａ）に示すように、画像について
水平方向の偏光角成分が多い部分は明るくなり、逆に水
平方向の偏光角成分が少ない部分は暗くなる。また、カ
メラ２の前面には、反射光の垂直方向の偏光角成分を認
識するための偏光フィルタ７が配されているので、図４
（ｂ）に示すように、垂直方向の偏光角成分が多い部分
は明るくなり、垂直方向の偏光角成分が少ない部分は暗
くなる。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the brightness (brightness and darkness) of the images input to the cameras 1 and 2, respectively. In the camera 1, the polarizing filter 6 located in front of the camera 1 is shown.
Since the horizontal polarization angle component of the reflected light is recognized in FIG. 4, as shown in FIG. 4A, the portion of the image having a large horizontal polarization angle component becomes brighter, and The portion where the polarization angle component is small becomes dark. In addition, a polarization filter 7 for recognizing the polarization angle component of the reflected light in the vertical direction is disposed on the front surface of the camera 2.
As shown in (b), a portion having a large vertical polarization angle component becomes bright, and a portion having a small vertical polarization angle component becomes dark.
【００１４】そこで、図１の画像認識装置５は、カメラ
１，２に入力された各々の画像を構成する各画素につい
てその偏光角の垂直、水平成分より、実際の偏光角を求
める。つまり、図５に示すように、カメラ１に入力され
た画像の偏光角の水平成分がＶH 、カメラ２に入力され
た画像の偏光角の垂直成分がＶV である場合、その画像
に対応する画素の偏光角はＶH ，ＶV の合成成分である
Ｖとなり、同図に示すθが求める偏光角となる。Therefore, the image recognition device 5 of FIG. 1 obtains an actual polarization angle from the vertical and horizontal components of the polarization angle of each pixel constituting each image input to the cameras 1 and 2. That is, as shown in FIG. 5, when the horizontal component of the polarization angle of the image input to the camera 1 is V H , and the vertical component of the polarization angle of the image input to the camera 2 is V V , the image corresponds to the image. The polarization angle of the pixel becomes V, which is a composite component of V H and V V , and θ shown in FIG.
【００１５】投光器１から発せられた光については、図
２に示すように、あらかじめその光の有する偏光角、及
びその垂直、水平成分が分かっている。例えば、各垂
直、水平成分の大きさを０〜５の６段階にて示すと、図
２の符号に対応する偏光面を有する光の垂直、水平成
分は、それを（垂直成分，水平成分）と表記すると、
（０，５）となり、また、符号に対応する光について
は（２，−３）となる。これにより、カメラ１，２に入
力された画像に含まれる偏光角の垂直、水平成分を想定
でき、画像認識装置５は、図４（ａ），（ｂ）に示す画
像においてそれらの成分の位置を探す。As shown in FIG. 2, the polarization angle of the light emitted from the light projector 1 and its vertical and horizontal components are known in advance. For example, when the magnitudes of the vertical and horizontal components are shown in six stages from 0 to 5, the vertical and horizontal components of the light having the polarization plane corresponding to the code in FIG. Notation,
(0, 5), and the light corresponding to the code is (2, -3). Thereby, the vertical and horizontal components of the polarization angle included in the images input to the cameras 1 and 2 can be assumed, and the image recognition device 5 determines the positions of those components in the images shown in FIGS. Search for
【００１６】図６は、カメラ１，２に入力された画像に
ついて、その中の位置ａ〜ｆにおける画素の偏光角成分
を探索した結果を示す図であり、図６（ａ）は水平成
分、図６（ｂ）は垂直成分に対応し、各位置での括弧内
の数値は、水平、垂直それぞれの６段階における成分値
を示す。つまり、点ａについては、それに対応する画素
の偏光角の水平成分は０であり、垂直成分は５であり、
点ｂについては、水平成分が４、垂直成分が１であるか
ら、図６の（ａ）と（ｂ）との和をとることで水平成分
と垂直成分との合成が行なわれ、その結果、それらの点
での偏光角を求めることができる。FIG. 6 is a diagram showing the results of searching for the polarization angle components of the pixels at the positions a to f in the images input to the cameras 1 and 2, and FIG. FIG. 6B corresponds to the vertical component, and the numerical value in parentheses at each position indicates the component value in each of the six stages of horizontal and vertical. That is, for the point a, the horizontal component of the polarization angle of the pixel corresponding to the point a is 0, the vertical component is 5, and
As for the point b, the horizontal component is 4 and the vertical component is 1, so that the sum of (a) and (b) in FIG. 6 is used to synthesize the horizontal component and the vertical component. As a result, The polarization angles at those points can be determined.
【００１７】ここで、点ａにおいては、上述のように偏
光角の水平、垂直成分が（０，５）であるため、点ａへ
は、偏光スリット発生器２を介して、図２の符号に対
応する偏光面を有する光がそのまま偏光面を保存して到
達したことが分かる。また、点ｅ，ｆについても同様
に、図２の符号に対応する偏光面を有する光がそのま
ま反射されてきたことになる。Since the horizontal and vertical components of the polarization angle at the point a are (0, 5) as described above, the point a is transmitted to the point a through the polarization slit generator 2 as shown in FIG. It can be seen that the light having the polarization plane corresponding to reached the polarization plane as it was. Similarly, at the points e and f, the light having the polarization plane corresponding to the reference numeral in FIG. 2 has been reflected as it is.
【００１８】ところが、点ｂ，ｃ，ｄについては、その
位置での偏光角の水平、垂直成分がそれぞれ（４，
１），（５，０），（１，−４）であり、それらの点に
対応する、図２に示す符号，，におけるスリット
状の偏光の偏光角成分に一致していないことが分かる。
換言すれば、これは、点ｂ，ｃ，ｄにおける光の偏光角
が、投光器１から偏光スリット発生器２を介して発せら
れたスリット状の光が物体１０にて反射された際、反射
の乱れによりその位置がずれ、光の縞（スリット）が曲
がったことを意味する。However, for the points b, c and d, the horizontal and vertical components of the polarization angle at that position are (4, 4), respectively.
1), (5, 0), and (1, -4), and it can be seen that they do not correspond to the polarization angle components of the slit-like polarized light at the symbols shown in FIG.
In other words, the polarization angle of the light at the points b, c, and d is such that when the slit-like light emitted from the projector 1 via the polarization slit generator 2 is reflected by the object 10, This means that the position is shifted due to the disturbance and the light stripe (slit) is bent.
【００１９】このように、カメラ１，２に入力された画
像のすべての画素についてその偏光角を求め、それに基
づいて光の縞の連続性をアナログ的に調べることで立体
物を認識する。以上説明したように、本実施例によれ
ば、連続的に偏光角が変化するスリット状の光を対象物
に照射し、その対象物からの反射光を２台のカメラに入
力して、所定の偏光角を有する光の縞の連続性を調べる
ことで、簡便な機構にて立体物を認識できるという効果
がある。As described above, the three-dimensional object is recognized by determining the polarization angles of all the pixels of the images input to the cameras 1 and 2 and examining the continuity of the light fringes in an analog manner based on the polarization angles. As described above, according to this embodiment, the object is irradiated with slit-shaped light whose polarization angle changes continuously, and the reflected light from the object is input to the two cameras, and By examining the continuity of the stripes of light having the polarization angle, there is an effect that a three-dimensional object can be recognized by a simple mechanism.
【００２０】なお、上記実施例において、投光器１から
の光としてレーザ光を用いると、自然光の下でも立体物
を認識できる。In the above embodiment, if a laser beam is used as the light from the light projector 1, a three-dimensional object can be recognized even under natural light.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置の分光部分が長大化するのを抑えて、簡便な機構に
て立体認識を行なうことができるという効果がある。As described above, according to the present invention,
There is an effect that stereoscopic recognition can be performed by a simple mechanism while suppressing the spectral portion of the apparatus from becoming too long.
【図１】本発明の実施例に係る立体認識装置全体の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an entire stereoscopic recognition device according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例に係る、偏光面が一定角度で連続的に回
転するスリット状の光を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing slit-shaped light in which a polarization plane continuously rotates at a fixed angle according to the embodiment.
【図３】実施例に係る偏光スリット発生器２の構成を示
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a polarization slit generator 2 according to the embodiment.
【図４】カメラ１，２に入力された画像の輝度（明暗）
を示す図である。FIG. 4 shows brightness (brightness and darkness) of images input to cameras 1 and 2.
FIG.
【図５】カメラ１に入力された画像の偏光角の水平成分
ＶH 、カメラ２に入力された画像の偏光角の垂直成分Ｖ
V 、及びそれらの合成成分であるＶを示す図である。5 shows a horizontal component V H of the polarization angle of the image input to the camera 1 and a vertical component V H of the polarization angle of the image input to the camera 2. FIG.
V, and is a diagram showing a V is their synthesis components.
【図６】カメラ１，２に入力された画像中の位置ａ〜ｆ
における画素の偏光角成分を探索した結果を示す図であ
る。FIG. 6 shows positions a to f in images input to cameras 1 and 2.
FIG. 9 is a diagram showing a result of searching for a polarization angle component of a pixel in FIG.
１ 投光器 ２ 偏光スリット発生器 ３，４ カメラ ５ 画像認識装置 ６，７ 偏光フィルタ １０ 物体 １１ 波長フィルタ ３２，３３ レンズ ３４ 偏光板 ３５ 偏光面回転器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 2 Polarization slit generator 3, 4 Camera 5 Image recognition apparatus 6, 7 Polarization filter 10 Object 11 Wavelength filter 32, 33 Lens 34 Polarizer 35 Polarization plane rotator
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 1/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G06T 1/00
Claims (3)
射光を撮影装置に入力して該対象物の立体を認識する立
体認識装置において、 光源からの光の偏光面を所定角度で回転させて、該光を
連続的に偏光角が変化するスリット状にする手段と、 前記対象物から反射した前記スリット状の光における所
定の偏光成分を検出する手段と、 前記偏光成分から、対応する光の偏光角を演算する手段
とを備え、 前記偏光角に基づいて、前記スリットによる縞の連続性
を調べることで立体を認識する立体認識装置。1. A three-dimensional recognition device that irradiates a target object with light from a light source and inputs the reflected light to a photographing device to recognize a three-dimensional image of the target object. Rotate the light
Means for continuously changing the polarization angle into a slit shape; means for detecting a predetermined polarization component of the slit light reflected from the object; and calculating the polarization angle of the corresponding light from the polarization component A three-dimensional recognition device for recognizing a three-dimensional object by examining continuity of stripes formed by the slit based on the polarization angle.
なる磁気光学素子と、該磁気光学素子を磁化する装置と
で光をスリット状にすることを特徴とする請求項１に記
載の立体認識装置。2. The device according to claim 1, wherein the polarizing plate, the magneto-optical element having a thickness continuously different in the optical path direction, and a device for magnetizing the magneto-optical element form the light into a slit shape. 3D recognition device.
直交する偏光フィルタを介して取り込んで、該反射光の
偏光成分を検出することを特徴とする請求項１に記載の
立体認識装置。3. The three-dimensional recognition according to claim 1, wherein the reflected light from the object is taken in through a polarizing filter whose polarization planes are orthogonal to each other, and a polarization component of the reflected light is detected. apparatus.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP18917092A JP3260830B2 (en) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 3D recognition device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP18917092A JP3260830B2 (en) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 3D recognition device |
Publications (2)
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| JPH0634331A JPH0634331A (en) | 1994-02-08 |
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| JP18917092A Expired - Fee Related JP3260830B2 (en) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 3D recognition device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3260830B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100209259B1 (en) * | 1996-04-25 | 1999-07-15 | 이해규 | Ic card and method for manufacture of the same |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18917092A patent/JP3260830B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0634331A (en) | 1994-02-08 |
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