JP5565222B2 - measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus.
従来、エリアカメラやラインセンサを用いて撮像した画像を基に、測定対象物の位置を測定する方法が知られている。
例えば、下記特許文献1には、2つのエリアカメラで測定対象物を撮像し、ステレオ画像から位置を求める方法が開示されている。
また、下記特許文献2,3には、測定対象物に特殊なマーカーを付け、ラインセンサでマーカーを撮像することで、測定対象物の高さのみを求める方法が開示されている。
Conventionally, a method for measuring the position of an object to be measured based on an image captured using an area camera or a line sensor is known.
For example,
上記特許文献1に開示される方法では、通常のエリアカメラを用いた場合にはエリアカメラの解像度が低く、高精度の測定を行うことができない。このため、精度を高めるために解像度の高いエリアカメラを用いた場合、コストが高くなるという問題がある。また、解像度の高いエリアカメラを用いた場合、保存する画像サイズが肥大化するという問題がある。
In the method disclosed in
このため、測定対象物の高さだけを求めたい場合には、下記特許文献2,3に開示される方法のようにラインセンサを用いる。下記特許文献2,3に開示される方法においては、まず、下記非特許文献1に開示される方法により測定対象物の焦点距離を求め、次に、下記特許文献2に開示される方法によりラインセンサの姿勢を求めることができる。
For this reason, when it is desired to obtain only the height of the measurement object, a line sensor is used as in the methods disclosed in
しかし、上記特許文献2,3ではラインセンサの撮像面から測定対象物が設置される壁面までの距離を既知としている。通常、ラインセンサの撮像面は外箱内部に隠れるため、この値を既知とするような設置は困難である。
However, in
また、測定対象物の高さだけでなく位置をも求めたい場合には、変位を求めるためにエリアカメラとラインセンサを組み合わせて測定することとなるが、この場合、測定装置が大掛かりになる上、エリアカメラを使用する変位の方が、高さに比べ精度が悪くなってしまうという問題がある。 In addition, when it is desired to obtain not only the height of the measurement object but also the position, measurement is performed by combining an area camera and a line sensor in order to obtain the displacement. In this case, however, the measurement apparatus becomes large. There is a problem that the displacement using the area camera is less accurate than the height.
以上のことから、本発明は、ラインセンサにより高さのみ及び高さと変位の両方を高精度に測定することができ、設置作業が容易な測定装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a measuring apparatus that can measure only height and both height and displacement with high accuracy by a line sensor and can be easily installed.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る測定装置は、
5つ以上の高さ方向の絶対座標が分かるキャリブレーションターゲットと、
前記キャリブレーションターゲットの画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力するラインセンサと、
前記画像信号に基づき画像情報を作成する入力画像作成部と、
前記画像情報に基づきターゲット座標を検出するターゲット検出部と、
前記ターゲット座標及び予め取得した絶対座標に基づきDLT法の係数を算出する係数算出部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの姿勢を計算する姿勢計算部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの焦点距離を計算する焦点距離計算部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの位置を計算する位置計算部と
を備える
ことを特徴とする。
A measuring apparatus according to a first invention for solving the above-described problem is
A calibration target that knows absolute coordinates in five or more height directions,
A line sensor that captures an image of the calibration target and outputs an image signal of the captured image;
An input image creation unit for creating image information based on the image signal;
A target detection unit for detecting target coordinates based on the image information;
A coefficient calculation unit for calculating a coefficient of the DLT method based on the target coordinates and the absolute coordinates acquired in advance;
An attitude calculation unit that calculates the attitude of the line sensor based on the coefficient;
A focal length calculation unit for calculating a focal length of the line sensor based on the coefficient;
And a position calculator that calculates the position of the line sensor based on the coefficient.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る測定装置は、
5つ以上の絶対座標が分かる円柱状のポールが配置されたキャリブレーションターゲットと、
測定対象物の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力する第1のラインセンサと、
前記測定対象物の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力する第2のラインセンサと、
前記第1のラインセンサの画像信号及び前記第2のラインセンサの画像信号に基づき画像情報を作成する画像作成部と、
前記第1のラインセンサの画像情報及び前記第2のラインセンサの画像情報に基づき前記第1のラインセンサのターゲット座標と、前記第2のラインセンサのターゲット座標とを検出するターゲット検出部と、
前記ターゲット座標及び予め取得した絶対座標に基づきDLT法の係数を算出する係数算出部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの姿勢を計算する姿勢計算部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの焦点距離を計算する焦点距離計算部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの位置を計算する位置計算部と
を備える
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第3の発明に係る測定装置は、第2の発明に係る測定装置において、
前記第1のラインセンサのターゲット座標及び前記第2のラインセンサのターゲット座標と、前記姿勢計算部、前記焦点距離計算部および前記位置計算部により予め取得した前記第1のラインセンサの姿勢、焦点距離及び位置と、前記第2のラインセンサの姿勢、焦点距離及び位置とに基づきターゲット絶対座標を算出するステレオ計測部を備える
ことを特徴とする。
A measuring apparatus according to a second invention for solving the above-described problem is
A calibration target with a cylindrical pole with five or more absolute coordinates,
A first line sensor that captures an image of a measurement object and outputs an image signal of the captured image;
A second line sensor that captures an image of the measurement object and outputs an image signal of the captured image;
An image creating unit that creates image information based on the image signal of the first line sensor and the image signal of the second line sensor;
A target detection unit that detects target coordinates of the first line sensor and target coordinates of the second line sensor based on image information of the first line sensor and image information of the second line sensor;
A coefficient calculation unit for calculating a coefficient of the DLT method based on the target coordinates and the absolute coordinates acquired in advance;
An attitude calculator that calculates attitudes of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient;
A focal length calculation unit that calculates focal lengths of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient;
And a position calculator that calculates positions of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient.
A measuring device according to a third invention for solving the above-described problem is the measuring device according to the second invention,
The target coordinates of the first line sensor and the target coordinates of the second line sensor, and the attitude and focus of the first line sensor acquired in advance by the attitude calculator, the focal distance calculator, and the position calculator. A stereo measurement unit that calculates target absolute coordinates based on the distance and position and the attitude, focal length, and position of the second line sensor is provided.
It is characterized by that.
本発明によれば、ラインセンサにより高さのみ及び高さと変位の両方を高精度に測定することができ、設置作業が容易な測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, only a height and both a height and a displacement can be measured with high precision with a line sensor, and the measuring apparatus with easy installation work can be provided.
以下、本発明に係る測定装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out a measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明に係る測定装置の第1の実施例について説明する。
本実施例においては、上記特許文献2,3のような構成で測定対象物の高さをラインセンサにより求める場合、必要なパラメータを後述するDLT法(Direct Linear Transformation)(上記非特許文献1参照)を用いて一度に取得する方法である。
Hereinafter, a first embodiment of the measuring apparatus according to the present invention will be described.
In the present embodiment, when the height of the measurement object is obtained by a line sensor with the configuration as described in
ただし、上記特許文献2,3においては、ラインセンサの中心が撮像面となっているが、本実施例においては上記非特許文献1のようにラインセンサの中心をラインセンサのレンズ中心としている。また、撮像画像から高さを求める方法も上記非特許文献1のように投影変換により求めることとする。
However, in
図1は、本実施例に係る測定装置の概略図である。なお、図1(a)は、本実施例に係る測定装置の側面から見た概略図である。また、図1(b)は、本実施例に係る測定装置におけるターゲットを正面から見た概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a measuring apparatus according to the present embodiment. FIG. 1A is a schematic view seen from the side of the measuring apparatus according to the present embodiment. Moreover, FIG.1 (b) is the schematic which looked at the target in the measuring apparatus which concerns on a present Example from the front.
図1(a)に示すように、本実施例に係る測定装置は、ラインセンサ1と、ラインセンサ1のパラメータを得るためのキャリブレーションターゲット2と、キャリブレーションターゲット2を照らす照明3とを備えている。なお、ラインセンサ1、キャリブレーションターゲット2及び照明3は、地面等の基準となる設置面4上に設置される。
As shown in FIG. 1A, the measuring apparatus according to the present embodiment includes a
キャリブレーションターゲット2には、高さ方向(図1中、X軸方向)について測定対象の可動範囲内に5つ以上の絶対値が分かるものを用いる。例えば、図1(b)に示すように、測定対象物の可動範囲内に縞の幅が既知の黒2aと白2bの縞模様を描き、その境界にP0〜P4を取る。キャリブレーションターゲット2の設置面4からP0までの高さを測定しておけば、相対的にP1〜P4の座標も分かる。このとき、Z座標はP0〜P4ですべて同じ座標であるため、例えば0としておけばキャリブレーションの結果として、キャリブレーションターゲット2からラインセンサ1のレンズまでの距離が分かることとなる。
As the
図2は、本実施例に係る測定装置の構成を示した模式図である。
図2に示すように、本実施例に係る測定装置は、ラインセンサ1と、入力画像作成部10と、第1のメモリ11a、第2のメモリ11b及び第3のメモリ11cを備える記憶部11と、ターゲット検出部12と、係数算出部14と、焦点距離計算部15と、姿勢計算部16と、位置計算部17と、メモリ18と、ログ出力部19とにより構成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the measurement apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the measuring apparatus according to the present embodiment includes a
ラインセンサ1は、キャリブレーションターゲット2の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を入力画像作成部10に出力する。
入力画像作成部10は、入力した画像信号に基づき画像情報を作成し、記憶部11の第1のメモリ11aに出力する。
The
The input
ターゲット検出部12は、記憶部11の第1のメモリ11aに記憶された画像情報を読み込み、画像情報に基づきターゲット座標x1〜xnを検出し、記憶部11の第2のメモリ11bに出力する。
なお、記憶部11の第2のメモリ11bには、予め取得したターゲット絶対座標13に基づき、絶対座標(X1,Z1)〜(Xn,Zn)を予め記憶させておく。
The
The
係数算出部14は、記憶部11の第2のメモリ11bに記憶されたターゲット座標x1〜xn及び絶対座標(X1,Z1)〜(Xn,Zn)を読み込み、ターゲット座標x1〜xn及び絶対座標(X1,Z1)〜(Xn,Zn)に基づき係数b1〜b5を算出し、記憶部11の第3のメモリ11cに出力する。
The
焦点距離算出部15は、記憶部11の第3のメモリ11cに記憶された係数b1,b5又は係数b2,b4を読み込み、係数b1,b5又は係数b2,b4に基づき焦点距離fを計算し、メモリ18に出力する。
Focal
姿勢計算部16は、記憶部11の第3のメモリ11cに記憶された係数b1,b2又は係数b4,b5を読み込み、係数b1,b2又は係数b4,b5に基づきラインセンサ姿勢φを計算し、メモリ18に出力する。
位置計算部17は、記憶部11の第3のメモリ11cに記憶された係数b1〜b5を読み込み、係数b1〜b5に基づきラインセンサ位置座標(X0,Z0)を計算し、メモリ18に出力する。
ログ出力部19は、メモリ18に記憶された焦点距離f、ラインセンサ姿勢φ及びラインセンサ座標(X0,Z0)を読み込み、焦点距離f、ラインセンサ姿勢φ及びラインセンサ座標(X0,Z0)のログ20を記録する。
図3は、本実施例に係る測定装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図3に示すように、はじめに、ステップP10において、ラインセンサ1によりキャリブレーションターゲット2の撮影を行う。なお、撮像時にP0〜P4に対応する点がすべて入るように注意する。図1(b)においては、図1中にlで示す撮像ラインがキャリブレーションターゲット2正面のちょうど中心を鉛直方向に通っているが、すべての点が写っていれば中心でなくてもよい。また、撮像ラインは、真に鉛直とならなくてもよい。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure in the measurement apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, first, in step P10, the
次に、ステップP11において、入力画像作成部10により撮像した画像を2値化すると、図4に示すような2値化画像が得られる。
次に、ステップP12において、ターゲット検出部12により2値化画像から画像上の座標を求める。画像上の座標として、ラインセンサ1のセンサ画像上での長さ[mm]を用いるため、画像上でのピクセル数x[pix]を用いて以下の式により得る。
Next, in step P12, the
次に、ステップP13において、係数算出部14、焦点距離算出部15、姿勢計算部16及び位置計算部17によりDLT法(上記非特許文献1参照)を用いてキャリブレーションを行う。ただし、3次元のDLT法をそのまま用いることは冗長であるため、2次元に落として考えることとする。DLT法を2次元に落として整理しなおすことで、DLT法のみでラインセンサ1の姿勢、焦点距離及び位置を得ることができる。さらに、これらすべてのパラメータは、レンズの収差等の誤差を含めた形で求まるため、キャリブレーションターゲット2を撮影した領域内で高精度の計測が可能となる。
Next, in step P13, calibration is performed by the
以下に、本実施例におけるキャリブレーション方法の詳細について説明する。
図5に示すように、空間内に測定対象物M(X,Z)があるとすると、Mとラインセンサ1のレンズ中心Olは共線条件を満たす。なお、図5中、Pはラインセンサ1の撮像面を示している。すなわち、下記式(2)を満足する。
As shown in FIG. 5, the measurement object M (X, Z) in the space when there is the lens center O l of M and the
すなわち、
上記式(2)は、係数b1〜b5を用いて以下の二次の射影変換式に置き換えることができる。
上記式(4)を変形すると、以下の式が得られる。
以上から、係数b1〜b5を計算することができる。なお、5点以上の絶対値を用いないのであれば、以下のように行列表現し、掃き出し法等で得られた逆行列を左から掛けることでも係数b1〜b5が得られる。
ところで、上記式(2)と上記式(4)とを比べると、a1〜a4とb1〜b5について以下の関係があることが分かる。ただし、C=−(a3Xl+a4Zl)である。
上記式(3)と上記式(7)とを比べることで、ラインセンサ1の姿勢φは以下となる。
上記式(3)と上記式(7)とを比べることで、焦点距離fは以下となる。
上記式(8)より、
また、行列Tが正規直交行列であることから、
したがって、ステップP12で求めた画像上の座標xp0〜xp4[pix]〜x0〜x4[pix]と、キャリブレーションターゲット2の絶対座標P0(X0,Z0)〜P4(X4,Z4)用いて、最小二乗法によりラインセンサ1の姿勢、焦点距離及びレンズ中心位置(すなわち、ラインセンサ1の位置)を求めることができることが分かる。
最後に、ステップP14において、求めたパラメータをログ20として記録する。
Therefore, the coordinates x p0 to x p4 [pix] to x 0 to x 4 [pix] on the image obtained in step P12 and the absolute coordinates P 0 (X 0 , Z 0 ) to P 4 (P X 4 , Z 4 ), it can be seen that the attitude, focal length, and lens center position (that is, the position of the line sensor 1) of the
Finally, in step P14, the obtained parameters are recorded as a
以上説明したように、本実施例に係る測定装置によれば、ラインセンサ1の姿勢、焦点距離及び位置を、設置した後から計算により求めることができるため、ラインセンサ1を設置するときに所定の角度に固定する必要がなく、簡単に設置することができる。
As described above, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the posture, the focal length, and the position of the
また、本実施例に係る測定装置によれば、ラインセンサ1の姿勢、焦点距離及び位置を、設置した後から計算により求めることができるため、設置後に別の測定器により測定する必要がない。このため、設置後に別の測定器により測定する際に生じる測定誤差の影響を受けることがない。
Further, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the posture, focal length, and position of the
また、本実施例に係る測定装置によれば、ラインセンサ1の姿勢、焦点及び位置を統一した手法により求めることができるため、測定領域で十分な精度を得ることができる。
In addition, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the attitude, focus, and position of the
また、本実施例に係る測定装置によれば、ラインセンサ1を真に鉛直上方に向けずとも、キャリブレーションターゲット2さえ正しく設置できてさえいれば、ラインセンサ1の姿勢、焦点距離及び位置のパラメータ側でラインセンサ1の撮像面のずれを吸収することができるため、ラインセンサ1の設置を非常に容易に行うことができる。
Further, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the orientation, focal length, and position of the
以下、本発明に係る測定装置の第2の実施例について説明する。
本実施例においては、上記特許文献1のように、従来エリアカメラを用いて行われてきたステレオ計測を、2つのラインセンサ1a,1bを用いて行うことを特徴とする。これにより、高精度の測定を行うためにエリアカメラとラインセンサとを組み合わせて使うということをせずに済むため、測定装置をコンパクト、かつ低コストで構成することができる。
The second embodiment of the measuring apparatus according to the present invention will be described below.
In the present embodiment, as described in
また、統一的な計算方法で精度良く測定対象物5の位置を計算することが可能となる。さらに、図7からも分かるように、測定装置の設置時にラインセンサ1a,1bのレンズ中心がどこに位置してもよいことから、測定装置の設置時に所定の位置にレンズ中心が位置するように配慮するなどの煩雑な作業をなくすことができる。
In addition, the position of the
ただし、2つのラインセンサ1a,1bを用いたステレオ計測は、図7中にPで示す2つのラインセンサ1a,1bの撮像面が合ったごく狭い領域が測定対象領域となることと、後述するキャリブレーション方法から、ある程度の長さがあり、かつ丸い断面をした棒状の物体が適している。
However, in the stereo measurement using the two
図6は、本実施例に係る測定装置の概略図である。
図6に示すように、本実施例に係る測定装置は、第1のラインセンサ1aと、第2のラインセンサ1bと、測定対象物5を照らす第1のラインセンサ1a側の照明3aと、測定対象物5を照らす第2のラインセンサ1b側の照明3bを備えている。本実施例においては、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bを用いてステレオ計測を行う。
FIG. 6 is a schematic diagram of a measuring apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the measuring apparatus according to the present embodiment includes a
第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bは、後述するキャリブレーション方法により撮像面が一致し、図7に示すように設定した座標系において、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの姿勢、焦点距離及びレンズ中心座標(すなわち、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの位置)が求まっているものとする。
The
図8は、本実施例に係る測定装置の構成を示した模式図である。
図8に示すように、本実施例に係る測定装置は、第1のラインセンサ1aと、第2のラインセンサ1bと、入力画像作成部30と、第1のメモリ31a、第2のメモリ31b及び第3のメモリ31cを備える記憶部31と、ターゲット検出部32と、ステレオ計測部34と、ログ出力部35とにより構成されている。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the configuration of the measuring apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 8, the measuring apparatus according to this embodiment includes a
第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bは、測定対象物5の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を入力画像作成部30に出力する。入力画像作成部30は、入力した画像信号に基づき画像情報を作成し、記憶部31の第1のメモリ31aに出力する。
The
ターゲット検出部32は、記憶部31の第1のメモリ31aに記憶された画像情報を読み込み、画像情報に基づき第1のラインセンサ1aのターゲット座標x1と、第2のラインセンサ2aのターゲット座標x2とを検出し、記憶部31の第2のメモリ31bに出力する。
The
なお、記憶部31の第2のメモリ31bには、予め取得しておいたラインセンサ姿勢ログ33より第1のラインセンサ1aの姿勢φ1、焦点距離f1及びレンズ中心O1(すなわち、第1のラインセンサ1aの位置)と、第2のラインセンサ1bの姿勢φ2、焦点距離f2及びレンズ中心O2(すなわち、第2のラインセンサ1bの位置)とを予め記憶させておく。
The
ステレオ計測部34は、記憶部31の第2のメモリ31bに記憶された第1のラインセンサ1aのターゲット座標x1及び第2のラインセンサ1bのターゲット座標x2と、第1のラインセンサ1aの姿勢φ1、焦点距離f1及びレンズ中心O1と、第2のラインセンサ1bの姿勢φ2、焦点距離f2及びレンズ中心O2とを読み込み、第1のラインセンサ1aのターゲット座標x1及び第2のラインセンサ1bのターゲット座標x2と、第1のラインセンサ1aの姿勢φ1、焦点距離f1及びレンズ中心O1と、第2のラインセンサ1bの姿勢φ2、焦点距離f2及びレンズ中心O2とに基づきターゲット絶対座標を算出し、記憶部31の第3のメモリ31cに出力する。
ログ出力部35は、記憶部31の第3のメモリ31cに記憶されたターゲット絶対座標を読み込み、ターゲット絶対座標のログ36を記録する。
The
図9は、本実施例に係る測定装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図9に示すように、はじめに、ステップP20において、第1のラインセンサ及び第2のラインセンサにより測定対象物の画像を撮像する。
次に、ステップP21において、測定箇所5aの座標は、第1の実施例に係るステップP12と同様の方法で[pix]から[mm]に変換したものを用いる。そして、測定箇所5a(図6参照)の座標を求める。
次に、ステップP22において、ステレオ計測を行う。なお、ステレオ計測は、図7に示すような座標系を用いて以下のように行うことができる。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure in the measurement apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 9, first, in step P20, an image of the measurement object is captured by the first line sensor and the second line sensor.
Next, in step P21, the coordinates of the
Next, in step P22, stereo measurement is performed. In addition, stereo measurement can be performed as follows using a coordinate system as shown in FIG.
図7において、第1のラインセンサのレンズ中心がO1(X01,Z01)に対応し、第2のラインセンサのレンズ中心がO2(X02,Z02)に対応し、第1のラインセンサにおいて撮像したときの撮像面上のターゲット座標がx1であり、第2のラインセンサにおいて撮像したときの撮像面上のターゲット座標がx2であるとする。図7に示す座標系において、ターゲット座標x1,x2は、以下のようにあらわされる。
したがって、測定対象物の測定箇所5a(図6参照)の座標(X,Z)は、以下のようにあらわすことができる。
ただし、f1は第1のラインセンサの焦点距離、f2は第2のラインセンサの焦点距離であり、t1,t2は以下のとおりである。
以上説明したように、本実施例に係る測定装置によれば、第1のラインセンサ及び第2のラインセンサのみを用いて測定対象物の位置を簡便かつ高精度に計測することができる。 As described above, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the position of the measurement object can be measured easily and with high accuracy using only the first line sensor and the second line sensor.
また、第1のラインセンサ及び第2のラインセンサのみを用いるため、測定装置をコンパクトかつ低コストで構成することができる。 In addition, since only the first line sensor and the second line sensor are used, the measuring apparatus can be configured compactly and at low cost.
また、本実施例に係る測定装置によれば、測定対象が棒状の物体である場合、上記特許文献2,3と異なり、棒状の物体そのものを測定することができる。
Further, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, when the measurement target is a rod-shaped object, unlike the above-described
以下、本発明に係る測定装置の第3の実施例について説明する。
本実施例においては、第2の実施例に係る測定装置において第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面を合わせて、計算のために用いる第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bのパラメータを得ることを特徴とする。これにより、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面を一定の手順により合わせることができるため、第2の実施例に係る測定装置をより現実的に実現することができる。
The third embodiment of the measuring apparatus according to the present invention will be described below.
In the present embodiment, the
図10は、本実施例に係る測定装置の概略図である。なお、図10(a)は、本実施例に係る測定装置の正面から見た概略図である。また、図1(b)は、本実施例に係る測定装置におけるひし形ターゲットを正面から見た概略図である。 FIG. 10 is a schematic diagram of a measuring apparatus according to the present embodiment. In addition, Fig.10 (a) is the schematic seen from the front of the measuring apparatus which concerns on a present Example. Moreover, FIG.1 (b) is the schematic which looked at the rhombus target in the measuring apparatus based on a present Example from the front.
図10に示すように、本実施例に係る測定装置は、第1のラインセンサ1aと、第2のラインセンサ1bと、図11に示すような第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bのパラメータを求めるためのキャリブレーションターゲット6と、図10(b)に示すような第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像ラインを合わせるための複数のひし形が描かれたひし形ターゲット7と、キャリブレーションターゲット6及びひし形ターゲット7を照らす第1のラインセンサ1a側の照明3aと、キャリブレーションターゲット6及びひし形ターゲット7を照らす第2のラインセンサ1b側の照明3bとを備えている。なお、本実施例においては、キャリブレーションターゲット6は、正面の向く方向を容易に調整することができるように、回転角を調整することが可能な雲台(図示省略)上に設置することとする。
As shown in FIG. 10, the measuring apparatus according to the present embodiment includes a
なお、本実施例においては、キャリブレーションターゲット6は、図11に示すように、断面が円となる5本以上の円柱状のポール6aを固定でき、かつ各ポール6aの絶対座標が分かるようにしておく。例えば、ポール6aを5本配置する場合には、図10に示すように、P0の絶対座標のみ分かるようにしておき、P0からの相対座標が分かるようにP1〜P4を配置するとよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
そして、本実施例においては、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面を合わせることにより、第1の実施例に係る測定装置におけるキャリブレーション方法をそのまま適用することが可能である。したがって、本実施例に係る測定装置の構成は、第1の実施例に係る測定装置の構成と同様である。
In this embodiment, the calibration method in the measuring apparatus according to the first embodiment can be applied as it is by combining the imaging surfaces of the
すなわち、本実施例においては、第1のラインセンサ1aの画像信号及び第2のラインセンサ1bの画像信号に基づき画像情報を作成する画像作成部と、第1のラインセンサ1aの画像情報及び第2のラインセンサ1bの画像情報に基づき第1のラインセンサ1aのターゲット座標と、第2のラインセンサ1bのターゲット座標とを検出するターゲット検出部と、ターゲット座標及び予め取得した絶対座標に基づきDLT法の係数を算出する係数算出部と、係数に基づき第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの姿勢を計算する姿勢計算部と、係数に基づき第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの焦点距離を計算する焦点距離計算部と、係数に基づき第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの位置を計算する位置計算部とを備えている。
That is, in this embodiment, the image creation unit that creates image information based on the image signal of the
図12は、本実施例に係る測定装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図12に示すように、はじめに、ステップP30において、図10に示すように、ひし形ターゲット7をキャリブレーションターゲット6のポール6a上に載置する。そして、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面がキャリブレーションターゲット6上で一致するようにひし形ターゲット7を撮像しながら第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bを設置している雲台の回転角を調整する。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure in the measurement apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 12, first, in step P30, the
ここで、図13(b)は、ひし形ターゲット7を撮像したときに第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面が、図13(a)におけるA及びA´で示すようにひし形ターゲット7を横切る撮像ラインにおける画像の例である。
Here, in FIG. 13B, when the
また、図13(c)は、ひし形ターゲット7を撮像したときに第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面が、図13(a)におけるB及びB´で示すようにひし形ターゲット7を横切る撮像ラインにおける画像の例である。
FIG. 13C shows a rhombus as shown by B and B ′ in FIG. 13A when the imaging surfaces of the
図13(d)は、ひし形ターゲットを撮像したときに第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面が図13(a)におけるCで示すようにひし形ターゲット7を横切る撮像ラインにおける画像の例である。
FIG. 13D shows an imaging line in which the imaging surfaces of the
そして、図13(d)に示すように、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面がひし形ターゲット7の中央を横切るときに第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面が一致する。
And as shown in FIG.13 (d), when the imaging surface of the
次に、ステップP31において、図14に示すように、ひし形ターゲット7をキャリブレーションターゲット6のポール6a上からはずした上で、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bにより撮像する。このとき、図15(a),(b)に示すように、第1のラインセンサ1aで撮像した画像と、第2のラインセンサ1bで撮像した画像とでは、各ポール6aのP0〜P4の写る場所が変わることに注意する。本実施例においては、ポール6aの数を5つとしているが、さらにポール6aの数を増やす場合には注意が必要である。
Next, in step P31, as shown in FIG. 14, the
次に、ステップP32において、キャリブレーションターゲット6に配置された各ポール6aの下から照明を当てているため、キャリブレーションターゲット6に配置された各ポール6aのP0〜P4は、撮像した画像を2値化することにより白くなり、図15(a)に示すような第1のラインセンサ1aの画像と、図15(b)に示すような第1のラインセンサ1bの画像とを得ることができる。
Next, in Step P32, since illumination is applied from below the
次に、ステップP33において、2値化した画像から画像上の座標[mm]を求める。まず、図15(c)に示すように、各ポール6aの白い部分の幅の中心を求め、画像左端からのピクセル数x[pix]を求める。次に、第1の実施例に係るステップP12と同様の方法により、画像上の座標x[mm]を得る。
Next, in step P33, coordinates [mm] on the image are obtained from the binarized image. First, as shown in FIG. 15C, the center of the width of the white portion of each
次に、ステップP34において、キャリブレーションを行う。なお、本実施例においては、第1の実施例に係る測定装置におけるキャリブレーション方法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
次に、ステップP35において、求めたパラメータをログとして記録する。
最後に、ステップP36において、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bのパラメータが求まったか判断し、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bのパラメータが求まった場合には一連の処理を終了し、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bのパラメータが求まっていない場合は、ステップP31〜ステップP36を再度実行する。
Next, in step P34, calibration is performed. In this embodiment, since it is the same as the calibration method in the measuring apparatus according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
Next, in step P35, the obtained parameters are recorded as a log.
Finally, in step P36, it is determined whether the parameters of the
以上説明したように、本実施例に係る測定装置によれば、第1のラインセンサ1a及び第2のラインセンサ1bの撮像面を一定の手順により合わせることができるため、第2の実施例に係る測定装置をより現実的に実現することができる。
As described above, according to the measuring apparatus according to the present embodiment, the imaging surfaces of the
本発明は、例えば、ラインセンサを用いた測定装置に利用することが可能である。 The present invention can be used, for example, in a measuring apparatus using a line sensor.
1 ラインセンサ
1a 第1のラインセンサ
1b 第2のラインセンサ
2 キャリブレーションターゲット
3,3a,3b 照明
4 設置面
5 測定対象物
6 キャリブレーションターゲット
7 ひし形ターゲット
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記キャリブレーションターゲットの画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力するラインセンサと、
前記画像信号に基づき画像情報を作成する入力画像作成部と、
前記画像情報に基づきターゲット座標を検出するターゲット検出部と、
前記ターゲット座標及び予め取得した絶対座標に基づきDLT法の係数を算出する係数算出部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの姿勢を計算する姿勢計算部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの焦点距離を計算する焦点距離計算部と、
前記係数に基づき前記ラインセンサの位置を計算する位置計算部と
を備える
ことを特徴とする測定装置。 A calibration target that knows absolute coordinates in five or more height directions,
A line sensor that captures an image of the calibration target and outputs an image signal of the captured image;
An input image creation unit for creating image information based on the image signal;
A target detection unit for detecting target coordinates based on the image information;
A coefficient calculation unit for calculating a coefficient of the DLT method based on the target coordinates and the absolute coordinates acquired in advance;
An attitude calculation unit that calculates the attitude of the line sensor based on the coefficient;
A focal length calculation unit for calculating a focal length of the line sensor based on the coefficient;
And a position calculation unit that calculates a position of the line sensor based on the coefficient.
測定対象物の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力する第1のラインセンサと、
前記測定対象物の画像を撮像し、撮像した画像の画像信号を出力する第2のラインセンサと、
前記第1のラインセンサの画像信号及び前記第2のラインセンサの画像信号に基づき画像情報を作成する画像作成部と、
前記第1のラインセンサの画像情報及び前記第2のラインセンサの画像情報に基づき前記第1のラインセンサのターゲット座標と、前記第2のラインセンサのターゲット座標とを検出するターゲット検出部と、
前記ターゲット座標及び予め取得した絶対座標に基づきDLT法の係数を算出する係数算出部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの姿勢を計算する姿勢計算部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの焦点距離を計算する焦点距離計算部と、
前記係数に基づき前記第1のラインセンサ及び前記第2のラインセンサの位置を計算する位置計算部と
を備える
ことを特徴とする測定装置。 A calibration target with a cylindrical pole with five or more absolute coordinates,
A first line sensor that captures an image of a measurement object and outputs an image signal of the captured image;
A second line sensor that captures an image of the measurement object and outputs an image signal of the captured image;
An image creating unit that creates image information based on the image signal of the first line sensor and the image signal of the second line sensor;
A target detection unit that detects target coordinates of the first line sensor and target coordinates of the second line sensor based on image information of the first line sensor and image information of the second line sensor;
A coefficient calculation unit for calculating a coefficient of the DLT method based on the target coordinates and the absolute coordinates acquired in advance;
An attitude calculator that calculates attitudes of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient;
A focal length calculation unit that calculates focal lengths of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient;
A measurement apparatus comprising: a position calculation unit that calculates positions of the first line sensor and the second line sensor based on the coefficient.
ことを特徴とする請求項2記載の測定装置。 Before SL and the target coordinates and target coordinates of the second line sensor of the first line sensor, the posture computing unit, the posture of the first line sensor obtained in advance by the focal length calculating unit and the position calculating unit, The measurement apparatus according to claim 2, further comprising a stereo measurement unit that calculates a target absolute coordinate based on a focal length and a position, and an attitude, a focal length, and a position of the second line sensor.
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