JP3267733B2 - ２物体間の相対的位置及び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカー - Google Patents
２物体間の相対的位置及び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカーInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２物体間の相対的位置
及び角度を検出する方法及び装置とこれに使用するマー
カーに関する。
及び角度を検出する方法及び装置とこれに使用するマー
カーに関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間では２物体間、例えばロボット
のアームとターゲット間の相対位置と相対角度を離れた
位置から視覚センサにより検出することが機器の据え付
けや組み立て等に必要になる。また、一般の組立工場等
においても、例えば溶接ロボットのアームと比溶接物の
ように、２物体間の相対位置及び相対角度を遠隔から非
接触で検出することがしばしば必要になる。
のアームとターゲット間の相対位置と相対角度を離れた
位置から視覚センサにより検出することが機器の据え付
けや組み立て等に必要になる。また、一般の組立工場等
においても、例えば溶接ロボットのアームと比溶接物の
ように、２物体間の相対位置及び相対角度を遠隔から非
接触で検出することがしばしば必要になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる必要性を満たす
ために、従来は例えば２物体の一方を所定の位置に固定
し、他方の物体、例えばロボットアーム、の相対位置を
アームの移動距離等から数値演算し、これから２物体間
の相対位置及び相対角度を演算していた。しかし、かか
る手段では、現実の物体位置が計算位置からずれるてい
る場合に大きい誤差が生じる問題点があった。また、か
かる手段では、２物体間の相対距離が大きい場合に適用
が困難である問題点もあった。従って、従来から、例え
ば２物体の一方に適当な検出用マーカーを取り付け、２
物体の他方に視覚センサーを備え、該視覚センサーによ
りマーカーを認識して２物体間の相対位置及び相対角度
を検出する手段が要望されていた。かかる要望の一部を
充たす手段として、例えば一方に所定の長さに間隔を隔
てたマーカーを取り付け、このマーカーの真上から視覚
センサーでマーカーを認識し、画像状のマーカー間距離
を視覚センサー及び画像表示上の縮尺率により補正し、
これからマーカーと視覚センサーの距離、すなわち２物
体間の相対位置を検出する手段が提案され、一部で実施
されていた。しかし、かかる手段では、マーカーの真上
に視覚センサーを位置決めする必要がある問題点があっ
た。
ために、従来は例えば２物体の一方を所定の位置に固定
し、他方の物体、例えばロボットアーム、の相対位置を
アームの移動距離等から数値演算し、これから２物体間
の相対位置及び相対角度を演算していた。しかし、かか
る手段では、現実の物体位置が計算位置からずれるてい
る場合に大きい誤差が生じる問題点があった。また、か
かる手段では、２物体間の相対距離が大きい場合に適用
が困難である問題点もあった。従って、従来から、例え
ば２物体の一方に適当な検出用マーカーを取り付け、２
物体の他方に視覚センサーを備え、該視覚センサーによ
りマーカーを認識して２物体間の相対位置及び相対角度
を検出する手段が要望されていた。かかる要望の一部を
充たす手段として、例えば一方に所定の長さに間隔を隔
てたマーカーを取り付け、このマーカーの真上から視覚
センサーでマーカーを認識し、画像状のマーカー間距離
を視覚センサー及び画像表示上の縮尺率により補正し、
これからマーカーと視覚センサーの距離、すなわち２物
体間の相対位置を検出する手段が提案され、一部で実施
されていた。しかし、かかる手段では、マーカーの真上
に視覚センサーを位置決めする必要がある問題点があっ
た。
【０００４】本発明は上述した要望を完全に満たすため
に創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
物体を固定することなく、現実の物体位置から検出する
ことができ、かつ２物体間の相対距離が大きい場合にも
適用でき、更に２物体間の相対位置を特定の位置に固定
することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置及
び角度を検出することができる方法及び装置とこれに用
いるマーカーを提供することにある。
に創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
物体を固定することなく、現実の物体位置から検出する
ことができ、かつ２物体間の相対距離が大きい場合にも
適用でき、更に２物体間の相対位置を特定の位置に固定
することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置及
び角度を検出することができる方法及び装置とこれに用
いるマーカーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、２物体
の一方にマーカーを取り付け、２物体の他方に視覚セン
サーを備え、該視覚センサーによりマーカーを認識して
２物体間の相対的位置及び角度を検出する方法であっ
て、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主
マーカーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複
数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と
他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有してお
り、前記視覚センサーにより前記マーカーを認識し、認
識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２方向ａ，
ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との面積比率
を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向につ
いて２物体間の相対角度α，βを検出し、検出された２
つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏと補
助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線となす
角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中
心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算し、
これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出す
る、ことを特徴とする２物体間の相対的位置及び角度の
検出方法が提供される。
の一方にマーカーを取り付け、２物体の他方に視覚セン
サーを備え、該視覚センサーによりマーカーを認識して
２物体間の相対的位置及び角度を検出する方法であっ
て、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主
マーカーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複
数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と
他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有してお
り、前記視覚センサーにより前記マーカーを認識し、認
識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２方向ａ，
ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との面積比率
を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向につ
いて２物体間の相対角度α，βを検出し、検出された２
つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏと補
助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線となす
角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中
心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算し、
これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出す
る、ことを特徴とする２物体間の相対的位置及び角度の
検出方法が提供される。
【０００６】また、本発明によれば、２物体の一方に取
り付けられたマーカーと、２物体の他方に取り付けられ
た視覚センサーとを備え、該視覚センサーによりマーカ
ーを認識して２物体間の相対位置及び角度を検出する装
置であって、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを
隔てた主マーカーと補助マーカーからなり、前記主マー
カーは複数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の
傾斜面と他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を
有しており、更に、前記視覚センサーにより前記マーカ
ーを認識し、認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交
する２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜
面との面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算
して２方向について２物体間の相対角度α，βを検出
し、検出された２つの相対角度α，βと、画像上の主マ
ーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物
体を結ぶ線となす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間
の距離を演算し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，
ｙ，ｚを検出する演算装置を備える、ことを特徴とする
２物体間の相対位置及び角度の検出装置が提供される。
前記演算装置は、視覚センサーにより認識された異なる
明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾値を用い
て二値化し、これより認識されたマーカーの一方の傾斜
面と他方の傾斜面との面積比率を演算し、２物体間の相
対角度を検出するのがよい。
り付けられたマーカーと、２物体の他方に取り付けられ
た視覚センサーとを備え、該視覚センサーによりマーカ
ーを認識して２物体間の相対位置及び角度を検出する装
置であって、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを
隔てた主マーカーと補助マーカーからなり、前記主マー
カーは複数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の
傾斜面と他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を
有しており、更に、前記視覚センサーにより前記マーカ
ーを認識し、認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交
する２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜
面との面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算
して２方向について２物体間の相対角度α，βを検出
し、検出された２つの相対角度α，βと、画像上の主マ
ーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物
体を結ぶ線となす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間
の距離を演算し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，
ｙ，ｚを検出する演算装置を備える、ことを特徴とする
２物体間の相対位置及び角度の検出装置が提供される。
前記演算装置は、視覚センサーにより認識された異なる
明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾値を用い
て二値化し、これより認識されたマーカーの一方の傾斜
面と他方の傾斜面との面積比率を演算し、２物体間の相
対角度を検出するのがよい。
【０００７】更に、本発明によれば、２物体の一方に取
り付けられたマーカーと、２物体の他方に取り付けられ
た視覚センサーとを備え、該視覚センサーにより認識さ
れた前記マーカーの視覚データから２物体間の相対的位
置及び角度を検出するために使用するマーカーであっ
て、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主
マーカーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複
数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と
他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有してい
る、ことを特徴とするマーカーが提供される。
り付けられたマーカーと、２物体の他方に取り付けられ
た視覚センサーとを備え、該視覚センサーにより認識さ
れた前記マーカーの視覚データから２物体間の相対的位
置及び角度を検出するために使用するマーカーであっ
て、前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主
マーカーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複
数の同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と
他方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有してい
る、ことを特徴とするマーカーが提供される。
【０００８】
【作用】上記本発明によれば、主マーカーが複数の同心
円状山形部分を有し、この山形部分の一方の傾斜面と他
方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有している
ので、認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２
方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との
面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２
方向について２物体間の相対角度α，βを検出すること
ができる。かかる検出は、視覚センサーにより認識され
た異なる明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾
値を用いて二値化し、これより認識されたマーカーの一
方の傾斜面と他方の傾斜面との面積比率を演算し、２物
体間の相対角度を検出することにより、容易に実施する
ことができる。次いで、検出された２つの相対角度α，
βと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中心
Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線となす角度θと、画像
上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′との距離
Ｌ′と、から２物体間の距離を演算し、これらから２物
体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出することにより、２
物体間の相対位置を特定の位置に固定することなく、自
由な位置から２物体間の相対的位置及び角度を検出する
ことができる。本発明は、２物体の一方にマーカーを取
り付け、２物体の他方に視覚センサーを備えるだけであ
り、物体を固定することなく実施することができる。更
に、視覚センサーでマーカーを認識するだけであり、２
物体間の相対距離が大きい場合にも容易に適用すること
ができる。また、現実の物体にマーカーを取り付けるた
め、現実の物体位置が計算位置とずれていても誤差を生
じることなく相対角度を検出することができる。
円状山形部分を有し、この山形部分の一方の傾斜面と他
方の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有している
ので、認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２
方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との
面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２
方向について２物体間の相対角度α，βを検出すること
ができる。かかる検出は、視覚センサーにより認識され
た異なる明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾
値を用いて二値化し、これより認識されたマーカーの一
方の傾斜面と他方の傾斜面との面積比率を演算し、２物
体間の相対角度を検出することにより、容易に実施する
ことができる。次いで、検出された２つの相対角度α，
βと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中心
Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線となす角度θと、画像
上の主マーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′との距離
Ｌ′と、から２物体間の距離を演算し、これらから２物
体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出することにより、２
物体間の相対位置を特定の位置に固定することなく、自
由な位置から２物体間の相対的位置及び角度を検出する
ことができる。本発明は、２物体の一方にマーカーを取
り付け、２物体の他方に視覚センサーを備えるだけであ
り、物体を固定することなく実施することができる。更
に、視覚センサーでマーカーを認識するだけであり、２
物体間の相対距離が大きい場合にも容易に適用すること
ができる。また、現実の物体にマーカーを取り付けるた
め、現実の物体位置が計算位置とずれていても誤差を生
じることなく相対角度を検出することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明による２物体間の相対位
置及び角度の検出装置の全体構成図である。この図にお
いて、本発明による相対角度の検出装置は、２物体の一
方１に取り付けられた主マーカー１０と、２物体の他方
２に取り付けられた視覚センサー２０とを備える。主マ
ーカー１０、視覚センサー２０は、２物体１、２のそれ
ぞれの基準線（例えば軸線）に対して平行に取り付ける
のがよい。これにより、２物体間の相対角度Ａを、主マ
ーカー１０と視覚センサー２０との相対角度に一致させ
ることができる。以下、この場合について説明する。な
お、主マーカー１０或いは視覚センサー２０を基準線に
対して傾斜させて取り付けてもよい。
して説明する。図１は、本発明による２物体間の相対位
置及び角度の検出装置の全体構成図である。この図にお
いて、本発明による相対角度の検出装置は、２物体の一
方１に取り付けられた主マーカー１０と、２物体の他方
２に取り付けられた視覚センサー２０とを備える。主マ
ーカー１０、視覚センサー２０は、２物体１、２のそれ
ぞれの基準線（例えば軸線）に対して平行に取り付ける
のがよい。これにより、２物体間の相対角度Ａを、主マ
ーカー１０と視覚センサー２０との相対角度に一致させ
ることができる。以下、この場合について説明する。な
お、主マーカー１０或いは視覚センサー２０を基準線に
対して傾斜させて取り付けてもよい。
【００１０】主マーカー１０は複数の同心山形部分１２
を有し、この山形部分１２の一方の傾斜面１３と他方の
傾斜面１４は異なる明度、彩度或いは色相を有してい
る。異なる明度、彩度或いは色相に傾斜面１３、１４を
区分する手段は、塗装、メッキ、等周知の手段による。
明度、彩度或いは色相の相違は、視覚センサーにより区
別できるかぎりどのような相違でもよい。例えば、白と
黒に塗り分ければ、明度差により容易に区別できる。ま
た、例えば白と赤、黒と赤、等でも明度、彩度或いは色
相のいずれかにより容易に区別できる。視覚センサー２
０は解像力の高いＣＣＤを備えた、例えばテレビカメラ
であり、マーカーの傾斜面の明度、彩度或いは色相に応
じて適当なフィルターを有しているのがよい。
を有し、この山形部分１２の一方の傾斜面１３と他方の
傾斜面１４は異なる明度、彩度或いは色相を有してい
る。異なる明度、彩度或いは色相に傾斜面１３、１４を
区分する手段は、塗装、メッキ、等周知の手段による。
明度、彩度或いは色相の相違は、視覚センサーにより区
別できるかぎりどのような相違でもよい。例えば、白と
黒に塗り分ければ、明度差により容易に区別できる。ま
た、例えば白と赤、黒と赤、等でも明度、彩度或いは色
相のいずれかにより容易に区別できる。視覚センサー２
０は解像力の高いＣＣＤを備えた、例えばテレビカメラ
であり、マーカーの傾斜面の明度、彩度或いは色相に応
じて適当なフィルターを有しているのがよい。
【００１１】本発明による検出装置は、更に、視覚セン
サー２０により認識された主マーカー１０の一方の傾斜
面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を明度、彩度或
いは色相の相違から演算する演算装置３０を備える。こ
の演算装置３０は、例えばコンピュータであり、視覚セ
ンサー２０により認識された主マーカー１０の一定範囲
を異なる明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾
値を用いて二値化し、これより認識された主マーカー１
０の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率
を演算し、２物体間の相対角度を検出する処理を行うよ
うになっている。なお、３２はＣＲＴであり、視覚セン
サー２０による画像を表示する。
サー２０により認識された主マーカー１０の一方の傾斜
面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を明度、彩度或
いは色相の相違から演算する演算装置３０を備える。こ
の演算装置３０は、例えばコンピュータであり、視覚セ
ンサー２０により認識された主マーカー１０の一定範囲
を異なる明度、彩度或いは色相の視覚データを一定の閾
値を用いて二値化し、これより認識された主マーカー１
０の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率
を演算し、２物体間の相対角度を検出する処理を行うよ
うになっている。なお、３２はＣＲＴであり、視覚セン
サー２０による画像を表示する。
【００１２】かかる相対角度の検出装置により、２物体
間の相対角度は、まず、前記視覚センサー２０により前
記主マーカー１０を認識し、認識された主マーカー１０
の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を
明度、彩度或いは色相の相違から演算することにより検
出される。検出される相対角度Ａは、主マーカー１０の
複数の線状の山形部分１２に垂直な平面内（図１におけ
る面内）における２物体間の相対角度である。なお、視
覚センサー２０は、必ずしも主マーカー１０の山形部分
１２に垂直な平面内に位置する必要はなく、例えば主マ
ーカー１０の山形部分１２に斜めに面していても、上述
した検出装置により同一の相対角度Ａを検出することが
できる。
間の相対角度は、まず、前記視覚センサー２０により前
記主マーカー１０を認識し、認識された主マーカー１０
の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を
明度、彩度或いは色相の相違から演算することにより検
出される。検出される相対角度Ａは、主マーカー１０の
複数の線状の山形部分１２に垂直な平面内（図１におけ
る面内）における２物体間の相対角度である。なお、視
覚センサー２０は、必ずしも主マーカー１０の山形部分
１２に垂直な平面内に位置する必要はなく、例えば主マ
ーカー１０の山形部分１２に斜めに面していても、上述
した検出装置により同一の相対角度Ａを検出することが
できる。
【００１３】図２は、本発明によるマーカーの平面図
（Ａ）とその側面断面図（Ｂ）である。この図におい
て、マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主マー
カー１０と補助マーカー１６からなる。主マーカー１０
は、図１で示したように複数の同心山形部分１２を有
し、この山形部分の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１
４が異なる明度、彩度或いは色相を有している。また、
補助マーカー１６は全体が平板状であり、複数の同心円
を有し、該同心円の間が互い違いに異なる明度、彩度或
いは色相を有している。主マーカー１０の中心部分は平
面状になっており、これにより、あらゆる角度からの認
識を容易にしている。なお、補助マーカー１６のかかる
構成は不可欠ではなく、少なくとも中心を認識できる形
状、例えば、単なる点、或いは円形であってもよい。
（Ａ）とその側面断面図（Ｂ）である。この図におい
て、マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主マー
カー１０と補助マーカー１６からなる。主マーカー１０
は、図１で示したように複数の同心山形部分１２を有
し、この山形部分の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１
４が異なる明度、彩度或いは色相を有している。また、
補助マーカー１６は全体が平板状であり、複数の同心円
を有し、該同心円の間が互い違いに異なる明度、彩度或
いは色相を有している。主マーカー１０の中心部分は平
面状になっており、これにより、あらゆる角度からの認
識を容易にしている。なお、補助マーカー１６のかかる
構成は不可欠ではなく、少なくとも中心を認識できる形
状、例えば、単なる点、或いは円形であってもよい。
【００１４】本発明による演算装置３０は更に、前記視
覚センサー２０により前記マーカー１０、１６を認識
し、認識された主マーカー１０の中心Ｏを通る直交する
２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面１３と他方の傾斜
面１４との面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から
演算して２方向について２物体間の相対角度α，βを検
出し、検出された２つの相対角度α，βと、画像上の主
マーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２
物体を結ぶ線となす角度θと、画像上の主マーカの中心
Ｏと補助マーカの中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体
間の距離を演算し、これらから２物体間の相対的位置
ｘ，ｙ，ｚを検出するようになっている。
覚センサー２０により前記マーカー１０、１６を認識
し、認識された主マーカー１０の中心Ｏを通る直交する
２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面１３と他方の傾斜
面１４との面積比率を明度、彩度或いは色相の相違から
演算して２方向について２物体間の相対角度α，βを検
出し、検出された２つの相対角度α，βと、画像上の主
マーカの中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２
物体を結ぶ線となす角度θと、画像上の主マーカの中心
Ｏと補助マーカの中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体
間の距離を演算し、これらから２物体間の相対的位置
ｘ，ｙ，ｚを検出するようになっている。
【００１５】上述した本発明による装置は、以下のよう
に使用される。まず、図１における視覚センサー２０に
よりマーカー１０、１６を認識し、これを画像表示す
る。画像上のマーカー１０、１６は、例えば図２（Ａ）
を斜めから見たように表示される。次いで、認識された
主マーカー１０の中心Ｏを通る直交する２方向ａ，ｂ
（画像上の水平、垂直軸が好ましい）の線分について、
一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を明
度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向について
２物体間の相対角度α，βを検出する。この検出方法
は、図１において角度Ａを検出する前述した方法によ
る。すなわち、視覚センサー２０により認識された主マ
ーカー１０の中心Ｏからａ方向に半径分の直線上の視覚
データを一定の閾値を用いて二値化し、これより認識さ
れた主マーカー１０の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面
１４との面積比率を演算し、２物体間の相対角度αを検
出する。同様に、中心Ｏからｂ方向の半径分の直線上の
視覚データから相対角度βを検出することができる。な
お、半径分の視覚データではなく、直径分の視覚データ
から相対角度α、βを求めても良い。次いで、検出され
た２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線と
なす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカ
の中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算
し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出
する。すなわち、マーカーの中心間距離（実距離）Ｌ
は、画像上に距離Ｌ′で表示されており、主マーカー１
０と視覚センサー２０の画像面とのなす角度は、３つの
相対角度α，β，θから演算でき、かつ画像上のマーカ
ーの視覚センサー及び画像表示による縮尺率は既知であ
るので、これらのデータから主マーカー１０と視覚セン
サー２０の距離を算出し、これらから２物体間の相対的
位置ｘ，ｙ，ｚを検出することができる。
に使用される。まず、図１における視覚センサー２０に
よりマーカー１０、１６を認識し、これを画像表示す
る。画像上のマーカー１０、１６は、例えば図２（Ａ）
を斜めから見たように表示される。次いで、認識された
主マーカー１０の中心Ｏを通る直交する２方向ａ，ｂ
（画像上の水平、垂直軸が好ましい）の線分について、
一方の傾斜面１３と他方の傾斜面１４との面積比率を明
度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向について
２物体間の相対角度α，βを検出する。この検出方法
は、図１において角度Ａを検出する前述した方法によ
る。すなわち、視覚センサー２０により認識された主マ
ーカー１０の中心Ｏからａ方向に半径分の直線上の視覚
データを一定の閾値を用いて二値化し、これより認識さ
れた主マーカー１０の一方の傾斜面１３と他方の傾斜面
１４との面積比率を演算し、２物体間の相対角度αを検
出する。同様に、中心Ｏからｂ方向の半径分の直線上の
視覚データから相対角度βを検出することができる。な
お、半径分の視覚データではなく、直径分の視覚データ
から相対角度α、βを求めても良い。次いで、検出され
た２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線と
なす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカ
の中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算
し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出
する。すなわち、マーカーの中心間距離（実距離）Ｌ
は、画像上に距離Ｌ′で表示されており、主マーカー１
０と視覚センサー２０の画像面とのなす角度は、３つの
相対角度α，β，θから演算でき、かつ画像上のマーカ
ーの視覚センサー及び画像表示による縮尺率は既知であ
るので、これらのデータから主マーカー１０と視覚セン
サー２０の距離を算出し、これらから２物体間の相対的
位置ｘ，ｙ，ｚを検出することができる。
【００１６】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、主マ
ーカーが複数の同心円状山形部分を有し、この山形部分
の一方の傾斜面と他方の傾斜面が異なる明度、彩度或い
は色相を有しているので、認識された主マーカーの中心
Ｏを通る直交する２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面
と他方の傾斜面との面積比率を明度、彩度或いは色相の
相違から演算して２方向について２物体間の相対角度
α，βを検出することができる。かかる検出は、視覚セ
ンサーにより認識された異なる明度、彩度或いは色相の
視覚データを一定の閾値を用いて二値化し、これより認
識されたマーカーの一方の傾斜面と他方の傾斜面との面
積比率を演算し、２物体間の相対角度を検出することに
より、容易に実施することができる。次いで、検出され
た２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線と
なす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカ
の中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算
し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出
することにより、２物体間の相対位置を特定の位置に固
定することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置
及び角度を検出することができる。本発明は、２物体の
一方にマーカーを取り付け、２物体の他方に視覚センサ
ーを備えるだけであり、物体を固定することなく実施す
ることができる。更に、視覚センサーでマーカーを認識
するだけであり、２物体間の相対距離が大きい場合にも
容易に適用することができる。また、現実の物体にマー
カーを取り付けるため、現実の物体位置が計算位置とず
れていても誤差を生じることなく相対角度を検出するこ
とができる。
ーカーが複数の同心円状山形部分を有し、この山形部分
の一方の傾斜面と他方の傾斜面が異なる明度、彩度或い
は色相を有しているので、認識された主マーカーの中心
Ｏを通る直交する２方向ａ，ｂについて、一方の傾斜面
と他方の傾斜面との面積比率を明度、彩度或いは色相の
相違から演算して２方向について２物体間の相対角度
α，βを検出することができる。かかる検出は、視覚セ
ンサーにより認識された異なる明度、彩度或いは色相の
視覚データを一定の閾値を用いて二値化し、これより認
識されたマーカーの一方の傾斜面と他方の傾斜面との面
積比率を演算し、２物体間の相対角度を検出することに
より、容易に実施することができる。次いで、検出され
た２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線と
なす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカ
の中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算
し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出
することにより、２物体間の相対位置を特定の位置に固
定することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置
及び角度を検出することができる。本発明は、２物体の
一方にマーカーを取り付け、２物体の他方に視覚センサ
ーを備えるだけであり、物体を固定することなく実施す
ることができる。更に、視覚センサーでマーカーを認識
するだけであり、２物体間の相対距離が大きい場合にも
容易に適用することができる。また、現実の物体にマー
カーを取り付けるため、現実の物体位置が計算位置とず
れていても誤差を生じることなく相対角度を検出するこ
とができる。
【００１７】従って、本発明の２物体間の相対的位置及
び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカーは、
物体を固定することなく、現実の物体位置から検出する
ことができ、かつ２物体間の相対距離が大きい場合にも
適用でき、更に２物体間の相対位置を特定の位置に固定
することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置及
び角度を検出することができる、優れた効果を有する。
び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカーは、
物体を固定することなく、現実の物体位置から検出する
ことができ、かつ２物体間の相対距離が大きい場合にも
適用でき、更に２物体間の相対位置を特定の位置に固定
することなく、自由な位置から２物体間の相対的位置及
び角度を検出することができる、優れた効果を有する。
【図１】本発明による２物体間の相対位置及び角度の検
出装置の全体構成図である。
出装置の全体構成図である。
【図２】本発明によるマーカーの平面図と側面断面図で
ある。
ある。
１、２ 物体 １０ 主マーカー １２ 山形部分 １３、１４ 傾斜面 １６ 補助マーカー ２０ 視覚センサー ３０ 演算装置 ３２ ＣＲＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 秀之 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 鈴木 俊太郎 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (56)参考文献 特開 平３−131710（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74905（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147828（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 1/00 G06T 7/00 G06T 7/60
Claims (4)
- 【請求項１】 ２物体の一方にマーカーを取り付け、２
物体の他方に視覚センサーを備え、該視覚センサーによ
りマーカーを認識して２物体間の相対的位置及び角度を
検出する方法であって、 前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主マー
カーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複数の
同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と他方
の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有しており、 前記視覚センサーにより前記マーカーを認識し、 認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２方向
ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との面積
比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向
について２物体間の相対角度α，βを検出し、 検出された２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカ
の中心Ｏと補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を
結ぶ線となす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補
助マーカの中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距
離を演算し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，
ｚを検出する、ことを特徴とする２物体間の相対的位置
及び角度の検出方法。 - 【請求項２】 ２物体の一方に取り付けられたマーカー
と、２物体の他方に取り付けられた視覚センサーとを備
え、該視覚センサーによりマーカーを認識して２物体間
の相対位置及び角度を検出する装置であって、 前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主マー
カーと補助マーカーからなり、前記主マーカーは複数の
同心山形部分を有し、該山形部分の一方の傾斜面と他方
の傾斜面が異なる明度、彩度或いは色相を有しており、 更に、前記視覚センサーにより前記マーカーを認識し、
認識された主マーカーの中心Ｏを通る直交する２方向
ａ，ｂについて、一方の傾斜面と他方の傾斜面との面積
比率を明度、彩度或いは色相の相違から演算して２方向
について２物体間の相対角度α，βを検出し、検出され
た２つの相対角度α，βと、画像上の主マーカの中心Ｏ
と補助マーカの中心Ｏ′とを結ぶ線が２物体を結ぶ線と
なす角度θと、画像上の主マーカの中心Ｏと補助マーカ
の中心Ｏ′との距離Ｌ′と、から２物体間の距離を演算
し、これらから２物体間の相対的位置ｘ，ｙ，ｚを検出
する演算装置を備える、ことを特徴とする２物体間の相
対位置及び角度の検出装置。 - 【請求項３】 前記演算装置は、視覚センサーにより認
識された異なる明度、彩度或いは色相の視覚データを一
定の閾値を用いて二値化し、これより認識されたマーカ
ーの一方の傾斜面と他方の傾斜面との面積比率を演算
し、２物体間の相対角度を検出する、ことを特徴とする
請求項２に記載の２物体間の相対位置及び角度の検出装
置。 - 【請求項４】 ２物体の一方に取り付けられたマーカー
と、２物体の他方に取り付けられた視覚センサーとを備
え、該視覚センサーにより認識された前記マーカーの視
覚データから２物体間の相対的位置及び角度を検出する
ために使用するマーカーであって、 前記マーカーは、中心間が所定の間隔Ｌを隔てた主マー
カーと補助マーカーからなり、 前記主マーカーは複数の同心山形部分を有し、該山形部
分の一方の傾斜面と他方の傾斜面が異なる明度、彩度或
いは色相を有している、ことを特徴とするマーカー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08226793A JP3267733B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ２物体間の相対的位置及び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08226793A JP3267733B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ２物体間の相対的位置及び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294618A JPH06294618A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3267733B2 true JP3267733B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=13769712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08226793A Expired - Fee Related JP3267733B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ２物体間の相対的位置及び角度の検出方法及び装置とこれに用いるマーカー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3267733B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7095600B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2022-07-05 | ソニーグループ株式会社 | 対空標識、画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラム |
| US11170216B2 (en) | 2017-01-20 | 2021-11-09 | Sony Network Communications Inc. | Information processing apparatus, information processing method, program, and ground marker system |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP08226793A patent/JP3267733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06294618A (ja) | 1994-10-21 |
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