JPH01319875A - 球面写像による３次元計測の不動点除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （擺要〕 球面写像により３次元像の計測を行う３次元計測方法に
係り、特に計測に役立たない不動点の除去を行う３次元
計測の不動点除去方法に関し。

不動点除去処理の高速化を図ることを目的とし。

撮影点を移動させつつ立体像を球面投影および球面写像
して写像点を抽出する過程と、これら抽出された写像点
中の不動点を除去する過程と、不動点除去後の写像点情
報に基づき立体像の３次元計測を行う過程とを含む球面
写像による３次元計測方法において、不動点除去過程が
、撮影点移動方向の球面上への投影点を極とする赤道お
よび赤道近傍の写像点を除去する過程を前処理として含
むように構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は９球面写像により３次元像の計測を行う３次元
計測方法に係り、特に計測に役立たない不動点を除去す
る３次元計測の不動点除去方法に関する。

例えば原子炉などのように人間が立ち入ることが危険な
場所でロボットに作業を行わせる場合には、その作業の
対象物をロボットのマニピュレータで操作するために対
象物までの距離やその姿勢を計測することになるが３か
かる計測演算はリアルタイムで高速に行えることが必要
である。

〔従来の技術〕

かかる立体計測を行うものとしては、ロボ−／　ト側に
設けられたカメラで対象物の球面投影を行い。

投影像を写像処理して種々の３次元情報１例えば線分の
有無、その方向や距離などを抽出する技術が知られてお
り１例えば特開昭６０−２］８１８３′＋公報あるいは
特願昭６１−２５８１４１等に保案されたものがある。

球面写像を用いて３次元空間の線分位置を計測する方法
を説明すると、まず第６図に示されるように、線分りを
球面上に球面投影して弧Ｌ”１ｉｉｉ。

この弧し′上の各点を中心として大円（各点を北極とし
７た場合の赤道に相当）を球面」二に描く。この結果、
複数の大円が交差する写像点Ｓが得られる。

次に、第７図に示されるように、カメラの撮影位置を任
意の直線方向Ｖに一定間隔ずつ移動させて、各移動点で
線分を撮影して上述の８点をそれぞれ抽出する。これに
より得られた複数の写像点Ｓ、、ｓ２．Ｓ３を更に球面
写像して各８点に対応した大円を描くと、これらの大円
の交点として方向写像点ＳＳ点が求まる。このＳＳ点は
線分りの方向を表す情報となる。

このようにしてカメラを移動させつつ線分りを撮影して
８点やＳＳ点等の情報を収集し、これらに基づき線分の
方向や距離等の３次元計測演算を行うものである。なお
、これらの詳細については前掲の公報が参照できるもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の方法により抽出された写像点のなかには。

：３次元計測演算に不必要な写像点も含まれている。

例えば、カメラから遠く離れた位置（例えば室内の背景
）にある像の写像点などであり、このような像はロボッ
ト作業には不必要である。またカメラの移動方向と同じ
方向を向く線分は、カメラを移動させて時系列写像を行
ったとしても、その写像点が球面上において不動であり
、このためこれら不動の写像点（以下、不動点と称する
）は方向計測等に寄与しないため、不必要であるといえ
る。

そこで、これら不動点を３次元計測演算に先立って除去
する処理が行われており、この処理方法として種々の方
法が提案されている。

しかしながら、これらの不動点除去処理は抽出された写
像点それぞれについて行うものであり。

その処理時間が一般に長い。このため、抽出された写像
点全てについて不動点除去処理を行うと。

全部の処理を終えるまでの時間が非常に長くなり。

ロボット作業等に要求されるリアルタイム処理を実現で
きない。

したがって本発明の目的は、不動点除去処理の高速化を
図ることにある。

〔課題を解決する手段〕

第１図は本発明に係る原理図である０本発明に係る球面
写像による３次元計測の不動点除去方法は、撮影点を移
動させつつ立体像を球面投影および球面写像して写像点
Ｓを抽出する過程（ステップＳｌ）と、これら抽出され
た写像点中の不動点を除去する過程（ステップＳ２）と
、不動点除去後の写像点情報に基づき立体像の３次元計
測を行う過程（ステップＳ３）とを含む球面写像による
３次元計測方法において、不動点除去過程（ステップＳ
２）が、上形点移動方向（Ｖ）の球面上への投影点Ｖｏ
を極とする赤道！および赤道近傍の写像点を除去する過
程（ステップＳ４）を前処理として含むように構成され
る。

〔作用〕

写像点のなかにはカメラの移動方向が分かれば必ず不動
点であることが分かるものがある。このような写像点に
対しては時間のかかる不動点除去処理を行うことなく前
処理として切り捨ててしまってもよいことになる。

すなわち、第２図に示されるように、カメラの移動方向
をＶとすると、この方向■と平行な向きの線分りは、カ
メラを移動させても、その写像点Ｓ　１　＋　　Ｓ　２
　＋　　Ｓ　３−−−の位置は不動である。この写像点
は、移動方向■の球面上への投影点Ｖｏを極とした赤道
上に必ずある。したがってＶｏを極とした赤道上にある
写像点は濃度にかかわらず、不動点除去処理の前処理と
して除去する。この前処理は単に座標情報を用いるだけ
であるので、短時間で行える。この結果９時間のかかる
不動点除去処理を行う写像点の数が減少し、よって全体
としての処理時間も短縮され、処理の高速化を図れる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
３図は本発明に係る実施例の流れ図であり、各写像点ご
とに行う不動点除去処理演算に先立つ前処理として行わ
れるものである。

いま球面カメラの座標系が第４図に示される如くである
とする。ここで経度をαで表し８緯度をβで表すものと
し、それぞれＯ〜１０２３．０〜６０８に量子化されて
いるものとする。またカメラの移動方向を■とし、Ｖが
Ｙ軸方向に平行であるとする。第５図はこの第４図の座
標系を平面に広げた図である。

ここで、Ｘ軸と方向Ｖを含む平面に平行な線分が存在し
ているものとし、この線分を球面写像したＳ点は、方向
■の球面上の投影点Ｖｏを極とした赤道上に必ずある。

このためカメラの撮影位置を移動しても、このＳ点は移
動しない。したがってこのＶｏを極とした赤道上に載る
Ｓ点は濃度にかかわらず除去する。この除去処理は、第
５図の平面座標の経度２５６もしくは７６８及びその近
傍の位置にあるＳ点を探索し除去することで簡単に行え
る。

処理の手順としては、Ｓ点の座標（αＳ、βＳ）を人力
しくステップ５ｌｏｐ、　　この座標（αＳ、βＳ）が
Ｖｏを極とした赤道もしくは赤道の近傍あるかを判定す
る（ステップ５ｌｌ）、赤道付近にあればこのＳ点デー
タを取り除く　（ステップ５１２）。

なければそのまま出力して、その後に不動点除去処理演
算を行う。

〔発明の効果〕

本発明によれば、不必要な不動点を不動点除去処理演算
に先立って取り除いておくことができるから、不動点除
去処理演算に要する時間を全体として短縮することがで
き、３次元計測の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る原理説明図。 第３図は本発明に係る実施例の処理手順を示す流れ図。 第４図は球面カメラの座標系の説明図。 第５図は第４図の球面座標を平面に展開した図。 第６図はＳ点の抽出方法を説明する図。 第７図はＳＳ点の抽出方法を説明する図である。 図において。 Ｌ−線分　　　　　　Ｓ−写像− ■−カメラ移動方向 ｌ　Ｖｏを櫓とする赤道

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮影点を移動させつつ立体像を球面投影および球面写像
   して写像点（Ｓ）を抽出する過程（ステップＳ１）と、 これら抽出された写像点中の不動点を除去する過程（ス
   テップＳ２）と、 不動点除去後の写像点情報に基づき立体像の３次元計測
   を行う過程（ステップＳ３）とを含む球面写像による３
   次元計測方法において、 該不動点除去過程（ステップＳ２）は、 撮影点移動方向（Ｖ）の球面上への投影点を極とする赤
   道および赤道近傍の写像点を除去する過程（ステップＳ
   ４）を前処理として含むことを特徴とする、球面写像に
   よる３次元計測の不動点除去方法。