JP6102829B2 - Absolute coordinate position measurement method by stereo matching method and absolute coordinate position measurement device by stereo matching method - Google Patents
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この発明は、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、計測が可能なステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法およびステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置に関する。 This invention is a repetition of a similar shape of an object, and measurement is possible even when it is difficult to associate feature points with each other or when there is an obstacle between the imaging means and the object The present invention relates to an absolute coordinate position measurement method using a stereo matching method and an absolute coordinate position measurement device using a stereo matching method.
3次元の形状を認識する方法として、ステレオマッチング法が知られている。ステレオマッチング法は、左右2台の撮影手段によって撮影した画像から3次元の情報を得るものである。すなわち、2台の撮影手段の中心と計測点とからなる三角形を利用した三角測量を行って、一方の撮影手段が撮影した画像中における各点の対応点を、他方の撮影手段が撮影した画像中で決定して、対象の3次元計測を行う方法である。 A stereo matching method is known as a method for recognizing a three-dimensional shape. In the stereo matching method, three-dimensional information is obtained from images taken by two right and left photographing means. That is, an image obtained by performing a triangulation using a triangle composed of the center of two photographing means and a measuring point, and corresponding points of each point in an image photographed by one photographing means, is obtained by photographing the other photographing means. This is a method for performing the three-dimensional measurement of the target determined in the above.
このようなステレオマッチング法では、左右の撮影手段が撮影した2枚の画像の対応付けが難しく、例えば、三辺の角のような画像中の特徴点に基づいて対応付けをする。具体的には、画像をブロック状の部分画像として切り出して、マッチング率が最も高い部分を選択して、特徴点同士の対応付けをする。ところが、対象物が似たような形状の繰り返しである場合(例えば、端子盤のような電力設備の場合)、切り出した部分画像はいずれも似たものとなるため、特徴点の抽出が困難となる。 In such a stereo matching method, it is difficult to associate two images taken by the left and right photographing means. For example, the association is performed based on feature points in the image such as corners of three sides. Specifically, an image is cut out as a block-shaped partial image, a portion having the highest matching rate is selected, and feature points are associated with each other. However, if the target object has a similar shape (for example, in the case of power equipment such as a terminal board), the extracted partial images are all similar, and it is difficult to extract feature points. Become.
また、左右の撮影手段は固定されているため、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合には計測ができない。 In addition, since the left and right photographing means are fixed, measurement cannot be performed when there is an obstacle between the photographing means and the object.
同一の位置を複数の画像間において正確に対応付けるステレオマッチング処理システム、ステレオマッチング処理方法、及びプログラムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、同一の対象物を異なる方向から撮影して得られる複数の画像において、同一走査線上で相関係数が最大となる領域同士を同一の位置を示すものとして対応付ける。そして、複数の画像のそれぞれに同一の位置を示すものとして対応付けられた線分が引かれたかを判別する。そして、線分が引かれたと判別した場合、同一走査線上で相関係数が最大となる領域同士ではなく、該走査線と該線分との交点同士を同一の位置を示すものとして対応付けるものである。 A stereo matching processing system, a stereo matching processing method, and a program for accurately associating the same position between a plurality of images are known (see, for example, Patent Document 1). In this technique, in a plurality of images obtained by photographing the same object from different directions, regions having the maximum correlation coefficient on the same scanning line are associated with each other as indicating the same position. And it is discriminate | determined whether the line segment matched as what shows the same position to each of several images was drawn. Then, when it is determined that the line segment is drawn, the intersections of the scan line and the line segment are associated with each other as indicating the same position, instead of the regions having the maximum correlation coefficient on the same scan line. is there.
特許文献1の装置では、対象物が似たような形状の繰り返しである場合、特徴点の抽出が困難となる。また、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合には計測ができない。
In the apparatus of
そこで、この発明は、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、計測が可能なステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法およびステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention measures the object even if the object has a similar shape and it is difficult to associate the feature points with each other or when there is an obstacle between the imaging means and the object. It is an object to provide an absolute coordinate position measurement method using a stereo matching method and an absolute coordinate position measurement device using a stereo matching method.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、対象物を撮影する第1の撮影手段と、前記第1の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第2の撮影手段と、を使用したステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法であって、前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第2の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第2の撮影手段を前記対象物の正面に位置させて、前記第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点として、θ1を、前記第1の撮影手段の入射角、θ2を、前記第2の撮影手段の入射角、dを、前記第1の撮影手段と移動後の前記第2の撮影手段との距離、lを、前記対象物の絶対座標と前記第1の撮影手段の絶対座標位置との前記d方向の距離、とした場合に、tanθ1/tanθ2=−d/l+1の条件を満たすように前記第2の撮影手段を移動させて、前記第1の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記lに基づいて前記対象物の位置を算出する、ことを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
この発明によれば、第2の撮影手段を対象物の正面に位置させた状態で、第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、第2の撮影手段を移動させて、第2の撮影手段によって撮影した画像情報に基づいて対象物の位置が計測される。 According to the present invention, with the second imaging means positioned in front of the object, the first imaging means is positioned so as to satisfy the predetermined condition as a base point, and the second imaging means is moved. The position of the object is measured based on the image information photographed by the second photographing means.
請求項2の発明は、対象物を撮影する第1の撮影手段と、前記第1の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第2の撮影手段と、前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第2の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第2の撮影手段を前記対象物の正面に位置させた状態で、前記第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、θ1を、前記第1の撮影手段の入射角、θ2を、前記第2の撮影手段の入射角、dを、前記第1の撮影手段と移動後の前記第2の撮影手段との距離、lを、前記対象物の絶対座標と前記第1の撮影手段の絶対座標位置との前記d方向の距離、とした場合に、tanθ1/tanθ2=−d/l+1 の条件を満たすように前記第2の撮影手段を移動させて、前記第1の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記lに基づいて前記対象物の位置を算出する絶対座標位置算出手段と、を備えることを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first photographing means for photographing an object, a second photographing means for photographing the object, which is movable in a predetermined direction with respect to the first photographing means, and the first In the case where a straight line connecting the first imaging unit and the second imaging unit and a straight line connecting the second imaging unit and the object when positioned in front of the object are orthogonal to each other, the first With the two imaging means positioned in front of the object, the first imaging means is positioned so as to satisfy a predetermined condition as a base point, and θ 1 is an incident angle of the first imaging means, θ 2 is the incident angle of the second imaging means, d is the distance between the first imaging means and the second imaging means after movement, l is the absolute coordinates of the object and the first of the d direction distance between the absolute coordinate position of the imaging unit, when a, tanθ 1 / tanθ 2 = - The second imaging unit is moved so as to satisfy the condition of / l + 1, and the position of the object is calculated based on the image information captured by the first imaging unit, the focal length, and the l. And an absolute coordinate position measuring device using a stereo matching method.
請求項3の発明は、請求項2に記載の発明において、前記第2の撮影手段を前記第1の撮影手段に対して所定方向に移動させるガイド部を有する移動手段と、を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the apparatus includes a moving unit having a guide unit that moves the second photographing unit in a predetermined direction with respect to the first photographing unit. And
請求項1、2の発明によれば、第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、第2の撮影手段を移動させると、第2の撮影手段によって撮影した画像情報に基づいて対象物の位置をステレオマッチング法により計測することができる。このため、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、対象物の位置をステレオマッチング法により容易に計測することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, when the first photographing means is positioned so as to satisfy the predetermined condition as a base point and the second photographing means is moved, the image information photographed by the second photographing means is displayed. Based on this, the position of the object can be measured by the stereo matching method. For this reason, even if the object has a similar shape and it is difficult to associate feature points with each other, or even if there is an obstacle between the imaging means and the object, the position of the object Can be easily measured by the stereo matching method.
請求項3の発明によれば、第2の撮影手段は、移動手段によって、第2の撮影手段を第1の撮影手段に対して所定方向に移動させることができるので、より容易に対象物の位置をステレオマッチング法により計測することができる。 According to the invention of claim 3, since the second photographing means can move the second photographing means in a predetermined direction with respect to the first photographing means by the moving means, it is possible to more easily detect the object. The position can be measured by a stereo matching method.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
図1、図2は、この発明の実施の形態に係るステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置(以下、「絶対座標位置計測装置」という)1を示す概略構成図である。絶対座標位置計測装置1は、主として、第1の撮影手段としてのカメラ(左)OLと、第2の撮影手段としてのカメラ(右)ORと、移動手段としての移動冶具2と、絶対座標位置算出手段としての算出装置3(図示略)とを備える。この実施の形態では、測定対象物Pの絶対座標(Xp、Yp、Zp)を算出するものとする。
1 and 2 are schematic configuration diagrams showing an absolute coordinate position measuring apparatus (hereinafter referred to as “absolute coordinate position measuring apparatus”) 1 by a stereo matching method according to an embodiment of the present invention. Absolute coordinate
カメラ(左)OLは、測定対象物Pを撮影するものである。 Camera (left) O L is for photographing a measuring object P.
カメラ(右)ORは、カメラ(左)OLに対して所定方向(直線状)に移動自在で、測定対象物Pを撮影するものである。このカメラ(左)OLとカメラ(右)ORによって、異なる方向から同一の測定対象物Pを撮影する。 Camera (right) O R is movable in a predetermined direction (straight) to the camera (left) O L, is to shoot the measurement object P. This camera (left) O L and the camera (right) O R, photographing the same measuring object P from different directions.
移動冶具2は、カメラ(右)ORをカメラ(左)OLに対して所定方向に移動させるガイド部を有しており、カメラ(左)OLと、カメラ(右)ORの位置を設定するための治具である。移動冶具2は、主として、ガイド部としての第1のレール21、第2のレール22と、第1のアーム23と、第2のアーム24とを備える。
Moving
第1のレール21は、測定対象物Pに対してX軸方向に平行となるように壁面などに固定されている。
The
第2のレール22は、第1のレール21と間隔mで平行となるように壁面などに固定されている。
The
第1のアーム23は、第1のレール21と第2のレール22に沿ってX軸方向にスライド自在に配設されており、カメラ(左)OLをX軸方向に移動可能に支持するものである。第1のアーム23は、第1のベース部23aと、第2のベース部23bと、連結部23cとによって略コの字型に形成されている。第1のベース部23aは、第1のレール21が挿通する挿通孔23dが形成されており、第2のベース部23bは、第1のレール21が挿通する挿通孔23eが形成されている。連結部23cは、第1のベース部23aと、第2のベース部23bとを接続する。
The
第2のアーム24は、第1のアーム23と同様に形成されており、第1のレール21と第2のレール22に沿ってX軸方向にスライド自在に配設されており、カメラ(右)ORをX軸方向に移動可能に支持するものである。
The
赤外線発光部Sは、第2のアーム24の第1のベース部24aに配設されており、赤外線受光部C1、C2に向かって赤外線を発光するものである。
The infrared light emitting portion S is disposed on the first base portion 24a of the
赤外線受光部C1、C2は、受光した赤外線の受信レベルが最大となる受信角度θ1、θ2を測定して、算出装置3に有線または無線で送信するものである。赤外線受光部C1、C2は、第1のアーム23の第2のベース部23bに、挿通孔23eを挟んで対向して配設されている。図3に示すように、赤外線受光部C1、C2間の距離をQとすると、赤外線受光部C1、C2は、挿通孔23eからそれぞれ距離Q/2離れた位置に配設されている。
The infrared light receivers C1 and C2 measure the reception angles θ 1 and θ 2 at which the received level of the received infrared light is maximum, and transmit them to the calculation device 3 by wire or wirelessly. The infrared light receiving portions C1 and C2 are disposed opposite to the
ここで、カメラ(左)OLとカメラ(右)ORとの距離xの算出方法について説明する。距離xは、距離Qと、角度θ1、θ2から次のように導出する。
tanθ1=(m+Q/2)/x を変形して、m+Q/2=xtanθ1 ・・(1)
tanθ2=(m−Q/2)/x を変形して、m−Q/2=xtanθ2 ・・(2)
(1)+(2)より、Q=x(tanθ1−tanθ2) ・・・(3)
さらに、(3)を変形して、
x=Q/(tanθ1−tanθ2) ・・・(4)
を得る。
Here, the camera (left) O L and the camera (right) method of calculating the distance x between O R will be described. The distance x is derived from the distance Q and the angles θ 1 and θ 2 as follows.
tanθ 1 = (m + Q / 2) by transforming the / x, m + Q / 2 =
tanθ 2 = (m-Q / 2) by modifying the / x, m-Q / 2 =
From (1) + (2), Q = x (tan θ 1 −tan θ 2 ) (3)
Furthermore, (3) is transformed,
x = Q / (tan θ 1 −tan θ 2 ) (4)
Get.
このように、カメラ(左)OLとカメラ(右)ORとの距離xは、2つのカメラがどのような位置に移動しても、角度θ1、θ2から(4)式によって算出できる。すなわち、角度θ1、θ2から、起点としたカメラ(左)OLからのカメラ(右)ORの移動距離が算出される。 Thus calculated, the camera (left) O L and the camera (right) distance x between O R also moves to any position of two cameras, the angle theta 1, from theta 2 (4) equation it can. That is, the angle theta 1, from theta 2, the movement distance of the camera (right) O R from the camera (left) O L was the starting point is calculated.
このような構成の移動冶具2には、図4に示すように、光源Aから延びる光ファイバケーブルFが第2のレール22に沿って配設されており、光ファイバケーブルFの下方には、上部の光を反射する全反射層Tが配設されている。そして、第1のアーム23や第2のアーム24が第2のレール22上を移動する際に、光出力孔Hから漏出する光の検知カウント数を取得する。そして、検出した光の検知カウント数に基づいて、第1のアーム23や第2のアーム24の水平位置の絶対値を取得する。このように、カメラ(左)OLと、カメラ(右)ORの位置を取得する。
In the moving
次に、絶対座標位置計測装置1を使用したステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法について、説明する。ここでは、図5に示すように、カメラ(左)OLの入射角θ1、カメラ(右)ORの入射角θ0=90°、焦点距離f、カメラ(左)OLと移動後のカメラ(右)OR間の距離d、測定対象物Pの絶対座標(Xp、Yp、Zp)とカメラ(左)OLの絶対座標位置(0、0、0)とのd方向の距離lとする。
Next, an absolute coordinate position measurement method using the stereo matching method using the absolute coordinate
まず、カメラ(右)ORを測定対象物P(XP、YP、ZP)のd方向における真正面にセットしてd=lとする。なお、このとき、カメラ(右)ORが撮影した画像を正面図としてもよい。 First, the camera (right) O R a measurement object P (X P, Y P, Z P) is set in front of the d direction and d = l. At this time, an image camera (right) O R is taken may be front view.
つぎに、カメラ(左)OLの入射角θ1を固定した状態で(カメラ(左)OLを固定した状態で)、カメラ(右)ORを、d方向に直線状に(第1のレール21と第2のレール22に沿ってX軸方向に)入射角θ2の位置へ移動する。カメラ(右)ORは、測定対象物Pとカメラ(右)ORとの間に作業者Mがいない位置を選択する。
Next, the camera (left) O L incident angle theta 1 in a fixed state of (while fixing the camera (left) O L), a camera (right) O R, linearly in the direction d (first Along the
このとき、y=XR/XL、x=dとして、y=−x+1の関係式が成立する場合、イ式によって、カメラ(左)OLの情報のみに基づいて、測定対象物P(XP、YP、ZP)を算出することができる。
イ式の導出について説明する。ステレオマッチング法の原理は次のロ式である。
ロ式を変形すると、次のハ式となる。
カメラ(左)OL、カメラ(右)ORの2つの三角形SL、SRに注目すると、次のニ式が得られる。
XR/XL=(f/tanθ2)/(f/tanθ1)
=tanθ1/tanθ2 ・・・・ニ式
Camera (left) O L, the camera (right) O 2 triangles S L of R, Focusing on S R, the following two equations are obtained.
X R / X L = (f / tan θ 2 ) / (f / tan θ 1 )
= Tan θ 1 / tan θ 2 ...
まず、カメラ(右)ORの入射角θ0=90°となるように、カメラ(右)ORを測定対象物P(XP、YP、ZP)のd方向における真正面にセットしてd=lとしている。このため、例えば、カメラ(左)OLを入射角θ1=30°として基点(固定)とすると、ロ式より次のホ式が得られる。
したがって、ホ式はイ式と同じ式となる。 Therefore, the formula E is the same as the formula A.
つぎに、カメラ(左)OLの入射角θ1を基点(θ1=30°に固定)とした状態で、カメラ(右)ORをd方向に直線状に入射角θ2=60°またはθ2=75°の位置へ移動した場合について説明する。
(1)カメラ(右)ORを入射角θ2=60°の位置へ移動した場合
y=XR/XL、x=dとして、y=−x+1(x=1−y)の関係式を用いて、
y1=tan(30°)/tan(60°)
=0.5774÷1.7321≒0.3334
∴x=1−y1=1−0.3334=0.6666
すなわち、カメラ(右)ORを0.6666lの位置にセットすれば、測定対象物P(XP、YP、ZP)をイ式によって算出できる。
Next, the camera angle of incidence theta 1 (left) O L in a state where a base point (fixed to θ 1 = 30 °), the camera (right) O R the incident angle θ 2 = 60 ° in a straight line in direction d Or the case where it moves to the position of θ 2 = 75 ° will be described.
(1) Camera (right) when you move the O R to the position of the incident angle θ 2 = 60 ° y = X R / X L, as x = d, y = -x + 1 (x = 1-y) of the equation Using,
y 1 = tan (30 °) / tan (60 °)
= 0.5774 ÷ 1.7321 ≒ 0.3334
∴x = 1−y 1 = 1−0.3334 = 0.6666
That is, if set camera (right) O R in the position of 0.6666L, the measurement object P (X P, Y P, Z P) to be calculated by the Lee type.
この結果を検算する。ハ式より、下記のように計算される。
XP=d/(1−XR/XL)=0.6666l/(1−0.3334)=l
YP=(d・YL/XL)/(1−XR/XL)
=0.6666l・(YL/XL)/(1−0.3334)=(YL/XL)・l
ZP=((d・f)/XL))/(1−XR/XL)
=((0.6666l・f)/XL)/(1−0.3334)=(f・l)/XL
Check the result. It is calculated as follows from the formula (c).
X P = d / (1-X R / X L ) = 0.6666 l / (1-0.3334) = l
Y P = (d · Y L / X L ) / (1-X R / X L )
= 0.6666 l · (Y L / X L ) / (1-0.3334) = (Y L / X L ) · l
Z P = ((d · f) / X L )) / (1-X R / X L )
= ((0.6666l · f) / X L ) / (1-0.3334) = (f · l) / X L
(2)カメラ(右)ORを入射角θ2=75°の位置へ移動した場合
(1)と同様に、
y2=tan(30°)/tan(75°)
=0.5774÷3.7321≒0.1547
∴x=1−y2=1−0.1547=0.8453
すなわち、カメラ(右)ORを0.8453lの位置にセットすれば、測定対象物P(XP、YP、ZP)をイ式によって算出できる。
(2) Similar to the camera when you move (right) O R to the position of the incident angle θ 2 = 75 ° (1) ,
y 2 = tan (30 °) / tan (75 °)
= 0.5774 ÷ 3.7321 ≒ 0.1547
∴x = 1−y 2 = 1−0.1547 = 0.8453
That is, if set camera (right) O R in the position of 0.8453L, the measurement object P (X P, Y P, Z P) to be calculated by the Lee type.
この結果を検算する。ハ式より、下記のように計算される。
XP=d/(1−XR/XL)=0.8453l/(1−0.1547)=l
YP=(d・YL/XL)/(1−XR/XL)
=0.8453l・(YL/XL)/(1−0.1547)=(YL/XL)・l
ZP=((d・f)/XL))/(1−XR/XL)
=((0.8453l・f)/XL)/(1−0.1547)=(f・l)/XL
Check the result. It is calculated as follows from the formula (c).
X P = d / (1- X R / X L) = 0.8453l / (1-0.1547) = l
Y P = (d · Y L / X L ) / (1-X R / X L )
= 0.8453 l · (Y L / X L ) / (1-0.1547) = (Y L / X L ) · l
Z P = ((d · f) / X L )) / (1-X R / X L )
= ((0.8453l · f) / X L ) / (1-0.1547) = (f · l) / X L
このように、カメラ(右)ORの移動位置を、w、tanθ2などの値に基づいてこの条件を満たすように算出し、カメラ(右)ORをその位置に設定すれば、イ式により、カメラ(左)OLの画像情報のみで測定対象物Pの絶対座標位置(XP、YP、ZP)を算出することができる。なお、l、fは一定値であり、wはZ軸方向のPまでの距離、θ2はカメラ(右)ORの入射角である。 Thus, the moving position of the camera (right) O R, w, is calculated so as to satisfy the condition based on the value such as tan .theta 2, by setting the camera (right) O R in position, Lee formula Accordingly, only the absolute coordinate position of the measurement object P image information of the camera (left) O L (X P, Y P, Z P) can be calculated. Incidentally, l, f is a constant value, w is the distance to P in the Z axis direction, the theta 2 is the incident angle of the camera (right) O R.
すなわち、このように算出したw、tanθ2などを満たすように、カメラ(右)ORの移動位置を設定すればよい。 That, w calculated in this manner, so as to satisfy the like tan .theta 2, may be set the moving position of the camera (right) O R.
つづいて、具体的な数値を用いて説明する。 It continues and demonstrates using a specific numerical value.
カメラ(左)OLの入射角θ1は30°であることから、ニ式より、
y=XR/XL=tan(30°)/tanθ2=0.5774/tanθ2
y=−x+1(x=1−y)の関係式を用いて、
x=1−0.5774/tanθ2 ・・・・・へ式
また、図5に示す三角形PORBにおいて、
tanθ2=w/(l−d) ・・・・・ト式
ここで、l−d=0.5l、w=lと仮定すると、ト式より、
tanθ2=w/(l−d)=l/0.5l=2(θ2は、約64°)
θ2をヘ式に代入すると、
x=1−0.5774/2=0.7113
ゆえに、d=0.7113lと設定する。
Since the camera (left) incident angle theta 1 of the O L is 30 °, from two equations,
y = X R / X L = tan (30 °) / tan θ 2 = 0.5774 / tan θ 2
Using the relational expression y = −x + 1 (x = 1−y),
x = 1−0.5774 / tan θ 2 ... Formula In the triangle PO R B shown in FIG.
tan θ 2 = w / (l−d) ...... G equation where l-d = 0.5l and w = l
tan θ 2 = w / (l−d) = l / 0.5 l = 2 (θ 2 is about 64 °)
Substituting θ 2 into the formula,
x = 1-0.5774 / 2 = 0.7113
Therefore, d = 0.7113l is set.
また、y=XR/XL
=tan(30°)/tanθ2=0.5774/2=0.2887
ハ式より、
XP=d/(1−XR/XL)=0.7113l/(1−0.2887)=l
YP=(d・YL/XL)/(1−XR/XL)
=0.7113l・(YL/XL)/(1−0.2887)=(YL/XL)・l
ZP=(d・f・1/XL)/(1−XR/XL)
=((0.7113l・f)/XL))/(1−0.2887)=(f/XL)・l
Further, y = X R / X L
= Tan (30 °) / tan θ 2 = 0.5774 / 2 = 0.2887
From formula C,
X P = d / (1- X R / X L) = 0.7113l / (1-0.2887) = l
Y P = (d · Y L / X L ) / (1-X R / X L )
= 0.7113 l · (Y L / X L ) / (1−0.2887) = (Y L / X L ) · l
Z P = (d · f · 1 / X L ) / (1-X R / X L )
= ((0.7113l · f) / X L )) / (1-0.2887) = (f / X L ) · l
したがって、仮に、l=1m、w=1mとして、カメラ(左)OLをd=0.7113mの位置にセットすれば、イ式で測定対象物Pの絶対座標位置(XP、YP、ZP)を算出することができる。 Accordingly, if, l = 1 m, as w = 1 m, if the set camera (left) O L at the position of d = 0.7113m, the absolute coordinate position of the measurement object P by Lee formula (X P, Y P, Z P ) can be calculated.
さらに、以下の2ケースについて説明する。 Further, the following two cases will be described.
<ケース1>l−d=0.2l、w=lの場合
ト式より、
tanθ2=w/(l−d)=l/0.2l=5(θ2は、約79°)
θ2をヘ式に代入すると、
x=1−0.5774/5=0.8845
ゆえに、d=0.8845lと設定する。
<
tan θ 2 = w / (1-d) = l / 0.2l = 5 (θ 2 is about 79 °)
Substituting θ 2 into the formula,
x = 1-0.5774 / 5 = 0.8845
Therefore, d = 0.8845 l is set.
また、y=XR/XL=tan(30°)/tanθ2=0.5774/5=0.1155
ハ式より、
XP=d/(1−XR/XL)=0.8845l/(1−0.1155)=l
YP=(d・YL/XL)/(1−XR/XL)
=0.8845l・(YL/XL)/(1−0.1155)=(YL/XL)・l
ZP=(d・f・1/XL)/(1−XR/XL)
=((0.8845L・f)/XL))/(1−0.1155)=(f/XL)・l
w=l=1mとすると
d=(1―0.2)l=0.8l=0.8m
Further, y = X R / X L = tan (30 °) / tan θ 2 = 0.5774 / 5 = 0.1155
From formula C,
X P = d / (1-X R / X L ) = 0.8845 l / (1-0.1155) = l
Y P = (d · Y L / X L ) / (1-X R / X L )
= 0.8845 l · (Y L / X L ) / (1-0.1155) = (Y L / X L ) · l
Z P = (d · f · 1 / X L ) / (1-X R / X L )
= ((0.8845L · f) / X L )) / (1-0.1155) = (f / X L ) · l
If w = l = 1 m, then d = (1−0.2) l = 0.8l = 0.8m
<ケース2>l−d=0.5l、w=3lの場合
ト式より、
tanθ2=w/(l−d)=3l/0.5l=6(θ2は、約80.5°)
θ2をヘ式に代入すると、
x=1−0.5774/6=0.904
ゆえに、d=0.904lと設定する。
<
tan θ 2 = w / (1-d) = 3 l / 0.5 l = 6 (θ 2 is about 80.5 °)
Substituting θ 2 into the formula,
x = 1-0.5774 / 6 = 0.904
Therefore, d = 0.9041 is set.
また、y=XR/XL=tan(30°)/tanθ2=0.5774/6=0.096
ハ式より、
XP=d/(1−XR/XL)=0.904l/(1−0.096)=l
YP=(d・YL/XL)/(1−XR/XL)
=0.904l・(YL/XL)/(1−0.096)=(YL/XL)・l
ZP=(d・f・1/XL)/(1−XR/XL)
=((0.904l・f)/XL))/(1−0.096)=(f/XL)・l
l=1m、w=3mとすると
d=(1―0.5)l=0.5l=0.5m
Also, y = X R / X L = tan (30 °) / tan θ 2 = 0.5774 / 6 = 0.096
From formula C,
X P = d / (1-X R / X L ) = 0.904 l / (1-0.096) = l
Y P = (d · Y L / X L ) / (1-X R / X L )
= 0.904 l · (Y L / X L ) / (1-0.096) = (Y L / X L ) · l
Z P = (d · f · 1 / X L ) / (1-X R / X L )
= ((0.904l · f) / X L )) / (1-0.096) = (f / XL) · l
If l = 1m and w = 3m, then d = (1-0.5) l = 0.5l = 0.5m
前提条件として、カメラ(左)OLの入射角30°、fは一定値とすると、ケース1の場合には、カメラ(右)ORは、w=l=1m、d=0.8mの位置にセットすればよい。また、ケース2の場合、カメラ(右)ORは、l=1m、w=3m、d=0.5mの位置にセットすればよい。
As a prerequisite, the camera (left) O L incident angle 30 °, and when f is a constant value, in the case of the
このように、l、w、d、XR/XLの値を一定条件を満たすように選択すれば、カメラ(右)ORが直線状に移動し、カメラ間の距離dが変化しても、イ式により、カメラ(左)OLの画像情報のみで測定対象物Pの絶対座標位置を算出することができる。 Thus, l, w, d, be selected so that the value of X R / X L satisfies certain conditions, camera (right) O R moves linearly, the distance d between the camera is changed can also be a b-type to calculate the absolute coordinate position of the measurement object P only image information of the camera (left) O L.
したがって、適切な条件(y=−x+1)により、作業者を避けて移動する場合のカメラ(右)ORの位置の候補をいくつか選択することにより、イ式により測定対象物Pの絶対座標(XP、YP、ZP)を迅速、簡単かつ正確に算出することができる。 Accordingly, the appropriate conditions (y = -x + 1), by selecting some of the candidates for the position of the camera (right) O R when moving to avoid the operator, the absolute coordinates of the measurement object P by Lee formula (X P , Y P , Z P ) can be calculated quickly, easily and accurately.
以上のように、このステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法、絶対座標位置計測装置1によれば、カメラ(左)OLが所定条件を満たすように位置させて基点とし、カメラ(右)ORが所定条件を満たすように移動させると、カメラ(左)OLによって撮影した画像情報に基づいて測定対象物Pの絶対座標位置をステレオマッチング法により計測することができる。このため、測定対象物Pが似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と測定対象物との間に障害物がある場合であっても、測定対象物Pの絶対座標位置をステレオマッチング法により容易かつ正確に計測することができる。
As described above, the absolute coordinate position measuring method according to the stereo matching method according to the absolute coordinate
また、カメラ(右)ORは、移動治具2によって、カメラ(左)OLに対して所定方向に移動させることができるので、より容易に測定対象物Pの位置をステレオマッチング法により計測することができる。また、移動治具2によって、カメラ(左)OL、カメラ(右)ORが自由に移動可能で、カメラ(左)OLとカメラ(右)ORの間隔も自由に設定できるので、測定対象物Pが限定されず、色々な測定対象物Pに使用することができる。
The measurement camera (right) O R is the
このように、l、w、d、XR/XLの値を一定条件に従い選択すれば、カメラ(右)ORが直線状に移動し、カメラ間の距離dが変化しても、イ式により、カメラ(左)OLの画像情報のみで簡易に絶対座標位置を計算することができる。 Thus, l, w, d, by selecting a value for X R / X L in accordance with a predetermined condition, the camera (right) O R moves linearly, even if the distance d between the camera is changed, Lee the equation can calculate the absolute coordinate position easily only image information of the camera (left) O L.
したがって、適切な条件(y=−x+1)により、作業者を避けて移動する場合のカメラ(右)ORの位置の候補を、いくつか用意しておくことで、イ式により測定対象物Pの絶対座標位置(XP、YP、ZP)の測定が、迅速、簡単かつ正確に行える。 Accordingly, the appropriate conditions (y = -x + 1), the candidate of the position of the camera (right) O R when moving to avoid the operator, by preparing some measured object by Lee formula P The absolute coordinate position (X P , Y P , Z P ) can be measured quickly, easily and accurately.
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、カメラ(左)OLと、カメラ(右)ORの位置を、移動冶具2によって自動で設定して、測定対象物Pの絶対座標位置(XP、YP、ZP)が計測されるようにしてもよい。具体的には、算出装置3の制御部には、図6に示すフローに沿って情報処理を行うプログラム、タスクを備えるように構成する。まず、制御部によって、カメラ(右)ORが測定対象物Pの正面にセットされる(ステップS1)。そして、制御部によって、カメラ(左)OLが基点にセットされる(ステップS2)。そして、算出装置3によって、カメラ(右)ORの位置が選択される(ステップS3)。そして、制御部によって、カメラ(右)ORがステップS3で選択した位置に移動される(ステップS4)。そして、算出装置3によって、測定対象物Pの絶対座標位置が算出される(ステップS5)。このようにして、制御部によって、カメラ(左)OLと、カメラ(右)ORの位置が、移動冶具2によって自動で設定されて、測定対象物Pの絶対座標位置が算出される。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, a camera and a (left) O L, the position of the camera (right) O R, set automatically by the
また、算出装置3は、制御部によって、カメラ(左)OLとカメラ(右)ORとの距離xや、測定対象物Pの絶対座標位置(Xp、Yp、Zp)を算出する機能を有するプログラム、タスクを実行可能な装置としてもよいことはもちろんである。 Also, calculating device 3 calculated by the control unit, the camera (left) and the distance x between O L and the camera (right) O R, the absolute coordinate position of the measurement object P (X p, Y p, Z p) a Of course, it is possible to use a program having a function to execute a function and a device capable of executing a task.
1 絶対座標位置計測装置(ステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置)
2 移動冶具(移動手段)
21 第1のレール(ガイド部)
22 第2のレール(ガイド部)
3 算出装置(絶対座標位置算出手段)
OL カメラ(左)(第1の撮影手段)
OR カメラ(右)(第2の撮影手段)
d カメラ間距離
f 焦点距離
θ 入射角
S 赤外線発光部
C1 赤外線受光部
C2 赤外線受光部
P 測定対象物
1 Absolute coordinate position measuring device (Absolute coordinate position measuring device using stereo matching method)
2 Moving jig (moving means)
21 First rail (guide section)
22 Second rail (guide section)
3. Calculation device (absolute coordinate position calculation means)
OL camera (left) (first photographing means)
O R camera (right) (second photographing means)
d Inter-camera distance f Focal length θ Incident angle S Infrared light emitter C1 Infrared light receiver C2 Infrared light receiver P Measurement object
Claims (3)
前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第2の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、
前記第2の撮影手段を前記対象物の正面に位置させて、
前記第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点として、
θ1を、前記第1の撮影手段の入射角、θ2を、前記第2の撮影手段の入射角、dを、前記第1の撮影手段と移動後の前記第2の撮影手段との距離、lを、前記対象物の絶対座標と前記第1の撮影手段の絶対座標位置との前記d方向の距離、とした場合に、
tanθ1/tanθ2=−d/l+1
の条件を満たすように前記第2の撮影手段を移動させて、
前記第1の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記lに基づいて前記対象物の位置を算出する、
ことを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法。 Absolute coordinates by a stereo matching method using a first imaging unit that images an object and a second imaging unit that can move in a predetermined direction with respect to the first imaging unit and that images the object. A position measurement method,
In a case where a straight line connecting the first imaging unit and the second imaging unit and a straight line connecting the second imaging unit and the object when positioned in front of the object are orthogonal,
Positioning the second imaging means in front of the object;
The first photographing means is positioned so as to satisfy a predetermined condition and serves as a base point.
θ 1 is the incident angle of the first imaging unit, θ 2 is the incident angle of the second imaging unit, and d is the distance between the first imaging unit and the moved second imaging unit. , L is the distance in the d direction between the absolute coordinate of the object and the absolute coordinate position of the first imaging means,
tan θ 1 / tan θ 2 = −d / l + 1
The second photographing means is moved so as to satisfy the condition of
Calculating the position of the object on the basis of the image information photographed by the first photographing means, the focal length, and the l;
The absolute coordinate position measuring method by the stereo matching method characterized by this.
前記第1の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第2の撮影手段と、
前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第2の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第2の撮影手段を前記対象物の正面に位置させた状態で、前記第1の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、θ1を、前記第1の撮影手段の入射角、θ2を、前記第2の撮影手段の入射角、dを、前記第1の撮影手段と移動後の前記第2の撮影手段との距離、lを、前記対象物の絶対座標と前記第1の撮影手段の絶対座標位置との前記d方向の距離、とした場合に、tanθ1/tanθ2=−d/l+1 の条件を満たすように前記第2の撮影手段を移動させて、前記第1の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記lに基づいて前記対象物の位置を算出する絶対座標位置算出手段と、
を備えることを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置。 First imaging means for imaging an object;
A second photographing means that is movable in a predetermined direction with respect to the first photographing means and photographs the object;
In a case where a straight line connecting the first imaging unit and the second imaging unit and a straight line connecting the second imaging unit and the object when positioned in front of the object are orthogonal, With the second imaging means positioned in front of the object, the first imaging means is positioned so as to satisfy a predetermined condition as a base point, and θ 1 is incident on the first imaging means. An angle, θ 2 , an incident angle of the second imaging means, d, a distance between the first imaging means and the second imaging means after movement, l, an absolute coordinate of the object and the When the distance in the d direction with respect to the absolute coordinate position of the first imaging unit is set, the second imaging unit is moved so as to satisfy the condition of tan θ 1 / tan θ 2 = −d / l + 1, and Based on the image information photographed by the first photographing means, the focal length, and the l The absolute coordinate position calculation means for calculating the position of an object,
An absolute coordinate position measuring apparatus using a stereo matching method, comprising:
を備えることを特徴とする請求項2に記載のステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置。 A moving means having a guide part for moving the second photographing means in a predetermined direction with respect to the first photographing means;
The absolute coordinate position measuring apparatus by the stereo matching method according to claim 2, comprising:
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