JPH02309202A - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
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- JPH02309202A JPH02309202A JP13067289A JP13067289A JPH02309202A JP H02309202 A JPH02309202 A JP H02309202A JP 13067289 A JP13067289 A JP 13067289A JP 13067289 A JP13067289 A JP 13067289A JP H02309202 A JPH02309202 A JP H02309202A
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- Japan
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、同一認識物体をそれに対する相対位置の異な
る２つの位置で撮像し、その２つの画像における対応点
の座標から、その対応点の実空間での空間座標を決定す
る測定装置に関する。この装置は、認識物体の位置や距
離を測定することが必要なロボット制御装置や他の自動
制御装置に応用される。
る２つの位置で撮像し、その２つの画像における対応点
の座標から、その対応点の実空間での空間座標を決定す
る測定装置に関する。この装置は、認識物体の位置や距
離を測定することが必要なロボット制御装置や他の自動
制御装置に応用される。
この種の装置においては、位置測定精度を向上させるた
めには、２つの画像における対応点対を如何に精度良く
決定するかが必要である。 その画像の対応関係を決定する方法として、画像の明る
さとその微分値（エツジ）を用いて、両画像の各点にお
ける類似度を求め、その類似度から対応関係を決定する
方法（特開昭６２−２９１５０３号公報）やエツジとエ
ツジの間の区間の明るさに関する情報を用いて、エツジ
単位で対応を決定する方法（「動的計画法によるステレ
オ画像の区間対応法」信学論Ｊ６８−Ｄ Ｐ２Ｓ５）が
知られている。
めには、２つの画像における対応点対を如何に精度良く
決定するかが必要である。 その画像の対応関係を決定する方法として、画像の明る
さとその微分値（エツジ）を用いて、両画像の各点にお
ける類似度を求め、その類似度から対応関係を決定する
方法（特開昭６２−２９１５０３号公報）やエツジとエ
ツジの間の区間の明るさに関する情報を用いて、エツジ
単位で対応を決定する方法（「動的計画法によるステレ
オ画像の区間対応法」信学論Ｊ６８−Ｄ Ｐ２Ｓ５）が
知られている。
ところが、上記の両方法とも、各画素での明るさに関す
る情報を用いているため、処理速度が遅く、且つ、同一
の線状物体が不規則に積み重なっている場合等では明る
さレベルの分布が良く似ていることから、２つの画像の
対応付けを誤り易いという欠点がある。 本発明は上記課題を解決するために成されたものであり
、その目的は、同一の線状物体が不規則に積み重なって
いる場合でも、高速で確実な画像の対応関係が決定でき
、その結果、認識対象物体の３次元的位置や認識対応物
体までの距離を精度良く測定できるようにすることであ
る。
る情報を用いているため、処理速度が遅く、且つ、同一
の線状物体が不規則に積み重なっている場合等では明る
さレベルの分布が良く似ていることから、２つの画像の
対応付けを誤り易いという欠点がある。 本発明は上記課題を解決するために成されたものであり
、その目的は、同一の線状物体が不規則に積み重なって
いる場合でも、高速で確実な画像の対応関係が決定でき
、その結果、認識対象物体の３次元的位置や認識対応物
体までの距離を精度良く測定できるようにすることであ
る。
上記課題を解決するための発明の構成は、実空間に置か
れた認識物体とカメラとの相対的位置関係が異なる２つ
の位置において、前記認識物体をそれぞれ撮像して２つ
の画像を作成する画像作成手段と、その画像作成手段に
より作成された２つの画像の対応関係を決定し、２つの
画像における対応点の座標から、その対応点の実空間で
の位置を演算する演算手段とを備えた位置計測装置にお
いて、 前記演算手段を、前記２つの画像における輝線の傾きと
輝線間の距離を演算し、前記２つの画像において、輝線
の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果により、
２つの画像の対応関係を決定するものとしたことである
。
れた認識物体とカメラとの相対的位置関係が異なる２つ
の位置において、前記認識物体をそれぞれ撮像して２つ
の画像を作成する画像作成手段と、その画像作成手段に
より作成された２つの画像の対応関係を決定し、２つの
画像における対応点の座標から、その対応点の実空間で
の位置を演算する演算手段とを備えた位置計測装置にお
いて、 前記演算手段を、前記２つの画像における輝線の傾きと
輝線間の距離を演算し、前記２つの画像において、輝線
の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果により、
２つの画像の対応関係を決定するものとしたことである
。
演算手段により、２つの画像における輝線の傾きと輝線
間の距離が演算される。そして、２つの画像において、
輝線の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果によ
り、２つの画像の対応関係が決定される。対応関係が決
定された後は、たとえば、実空間における認識物体の注
目点に対応する点の２つの画像における座標が決定され
、その座標から注目点の空間座標が演算される。このよ
うにして、対象物体の実空間での位置を精度良く測定す
ることができる。
間の距離が演算される。そして、２つの画像において、
輝線の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果によ
り、２つの画像の対応関係が決定される。対応関係が決
定された後は、たとえば、実空間における認識物体の注
目点に対応する点の２つの画像における座標が決定され
、その座標から注目点の空間座標が演算される。このよ
うにして、対象物体の実空間での位置を精度良く測定す
ることができる。
以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて説明する。
第１図において、屈曲した円筒状の多数の認識物体１の
上部には、その認識物体１に対する相対位置の異なる２
つの位置にカメラ２ａ、２ｂが配設されており、更にそ
の上方に照明装置３が配設されている。 カメラ２ａ、２ｂは平行であり、その走査線方向が認識
物体１とほぼ垂直なＸ軸方向となり、且つ、エピポーラ
線がＸ軸と平行となるように配設されている。 一方、カメラ２ａ、２ｂの出力する映像信号は、本位置
測定装置１０に入力してる。 位置測定装置１０は画像入力部４と画像メモリ５と前処
理部６と対応点決定部７と３次元位置計算部８とで構成
されている。 画像入力部４は２つのカメラ２ａ、２ｂの出力する映像
信号を画素毎にサンプリングして２次元濃淡画像を作成
し、その濃淡画像を画像メモリ５に記憶する装置である
。 画像メモリ５はＲＡＭで構成されており、各画素毎に、
即ち、メモリの各アドレスに、ディジタル化された濃淡
レベルが記憶される。そして、カメラ２ａにより撮像さ
れた画像データを記憶する第１画像メモリ５１とカメラ
２ｂにより撮像された画像データを記憶する第２画像メ
モリ５２とを有している。以下、カメラ２ａにより撮像
され第１画像メモリ５１に記憶された画像を画像Ａとい
い、カメラ２ｂにより撮像され第２画像メモリ５２に記
憶された画像を画像Ｂという。 前処理部６は、ウィンドウ設定部６１と特徴抽出部６２
とで構成されている。 ウィンドウ設定部６１は、認識物体の注目点（ロボット
により握持される点）を抽出した後、その注目点を通る
走査線（Ｘ軸）方向に沿って、その走査線に垂直に数画
素の幅を有した一定の短冊状のウィンドウ領域を設定す
る装置である。注目点は、画像Ａの濃淡レベルに対して
一定のしきい値を設定して輝部を抽出し、２値化、細線
化処理を施して、輝線を抽出した後、最長輝線の中点と
して抽出される。第３図（ａ）、（ハ）に示すように、
ウィンドウ領域Ｗ Ａ、Ｗｍは、画像Ａ１画像Ｂに対し
て設定され、その領域において複数の輝線ＴＡ、、 Ｔ
□等が存在する。 特徴抽出部６２はそのウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 において、その輝線ＴＡＩ、 Ｔｉｊの傾きθ１．θ、
ｊや隣接する輝線間ＴＡＩ−Ｉ ＴＡｌ、ＴＩＪ−１４
１１Ｊの距離ＪＡＩＩＩ１．ｊを演算する装置である。 このようにして、各ウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 において、左から順に傾きθ□、θ、、と距＃１ＡＡｉ
。 ｌｓｌの並びが求められる。 対応点決定部７は、ウィンドウ領域Ｗ Ａ、 Ｗ ａに
存在する輝線間の対応関係を演算する装置である。 任意の１つの対応関係における不一致度ρは、次式で求
められる。 ρ＝Ｅ（α・１θ１−θＩＩＪＩ＋β・ｌ １２Ａｓ
ｌ＠」１）ここで、α、βは重み定数である。Ｅは抽出
された輝線の並びに関する総和である。 そして、ウィンドウ領域ＷＡとＷ、とで、輝線の可能な
全対応関係に対する不一致度ρが最小となる対応関係が
求める最一致対応関係となる。 ３次元位置計算ｆｆ１ｓ８は、ウィンドウ領域ＷＡとＷ
ｓとにおいて、注目点の座標（ＸＡｍ＋ ｙＡ、）＋
（ＸＢｍ＋ｙ、、）を求め、その座標から次式を用いて
注目点の空間座標（Ｘ、 Ｙ、 Ｚ）を求める装置であ
る。 ここで、ａ ＋ 〜ａ ＋ ＋ ＋ ｂ ＋ 〜ｂ ＋
＋は、カメラ２ａ１２ｂ及びそのカメラ配置に依存す
る定数であり、Ｓ Ａ ＋Ｓ、はスケールファクタに関
する変数である。 上記のような装置によれば、同一の線状物体がランダム
に積み重なった場合にも、従来の装置では困難であった
２つの画像での精度の良い対応関係を高速度で求めるこ
とができる。この結果、認識物体の注目点の空間座標や
その認識物体までの距離を精度良く検出することが可能
となる。 尚、上記の前処理部６、対応点決定部７．３次元位置演
算部８は、第２図に示すコンピュータシステムによって
実際には構成した。 そのＣＰＵ １１の処理手順を第４図を参照して説明す
る。 ステップ１００では、第１画像メモリ５１に記憶されて
いる画（ｇｌＡをワークメモリ１２に転送し、その画像
を画像Ａｗとする。次に、ステップ１０２で、その画像
Ａｗをあるしきい値に対して２値化し、さらに細線化処
理を施して、第５図に示すように円筒状の認識物体１の
輝線を抽出する。次に、ステップ１０４で、各輝線を追
跡して、その輝線の長さを求め、最長輝線ＬＴを決定す
る。そして、次のステップ１０６で、その最長輝線ＬＴ
をロボットが次に把持する把持物体の輝線とし、その最
長輝線ＬＴの中点閘を注目点、即ち、把持点として、そ
の中点Ｍの座標 （ＸＡ４． ｙＡｊを求める。 次に、ステップ１０８で、ＹＡＩＩ−Δ＋ｙＡｓ＋Δ。 のＸ軸に平行な短冊状のウィンドウ領域ＷＡ、ＷＳを画
像Ａ、Ｂにおいて、設定する。 次のステップ１１０では、そのウィンドウ領域ＷＡ。 Ｗ、での、画像Ａ、Ｂを２値化し、更に細線化処理を施
して、第３図に示すように認識物体１の輝線を抽出する
。 次にステップ１１２で、ウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 の輝線の傾き、及び輝線間の長さを演算して、それらの
データ列を求める。 次に、ウィンドウ領域ＷＡとＷｌｌとにおいて、データ
列の全対応関係に対して（１）式の不一致度を演算し、
その不一致度が最小となる対応関係を決定する。次に、
その対応関係により、ステップ１１６において、画像Ａ
での注目点の座標＜ＸＡａ、ＹＡＩＩ）に対応する画像
Ｂでの座標（ＸＢ＊＊ｙＢ＠）を求める。 次に、ステップ１１８において、各座標からＣ２，）式
を用いて、注目点を空間座標（Ｘ、 Ｙ、 Ｚ）が求め
られ、ロボット制御装置１４にその値が出力される。 尚、上記実施例では、輝線間の距離を隣接する輝線間の
距離としているが、最左端の輝線に対する距離を用いて
も良い。
上部には、その認識物体１に対する相対位置の異なる２
つの位置にカメラ２ａ、２ｂが配設されており、更にそ
の上方に照明装置３が配設されている。 カメラ２ａ、２ｂは平行であり、その走査線方向が認識
物体１とほぼ垂直なＸ軸方向となり、且つ、エピポーラ
線がＸ軸と平行となるように配設されている。 一方、カメラ２ａ、２ｂの出力する映像信号は、本位置
測定装置１０に入力してる。 位置測定装置１０は画像入力部４と画像メモリ５と前処
理部６と対応点決定部７と３次元位置計算部８とで構成
されている。 画像入力部４は２つのカメラ２ａ、２ｂの出力する映像
信号を画素毎にサンプリングして２次元濃淡画像を作成
し、その濃淡画像を画像メモリ５に記憶する装置である
。 画像メモリ５はＲＡＭで構成されており、各画素毎に、
即ち、メモリの各アドレスに、ディジタル化された濃淡
レベルが記憶される。そして、カメラ２ａにより撮像さ
れた画像データを記憶する第１画像メモリ５１とカメラ
２ｂにより撮像された画像データを記憶する第２画像メ
モリ５２とを有している。以下、カメラ２ａにより撮像
され第１画像メモリ５１に記憶された画像を画像Ａとい
い、カメラ２ｂにより撮像され第２画像メモリ５２に記
憶された画像を画像Ｂという。 前処理部６は、ウィンドウ設定部６１と特徴抽出部６２
とで構成されている。 ウィンドウ設定部６１は、認識物体の注目点（ロボット
により握持される点）を抽出した後、その注目点を通る
走査線（Ｘ軸）方向に沿って、その走査線に垂直に数画
素の幅を有した一定の短冊状のウィンドウ領域を設定す
る装置である。注目点は、画像Ａの濃淡レベルに対して
一定のしきい値を設定して輝部を抽出し、２値化、細線
化処理を施して、輝線を抽出した後、最長輝線の中点と
して抽出される。第３図（ａ）、（ハ）に示すように、
ウィンドウ領域Ｗ Ａ、Ｗｍは、画像Ａ１画像Ｂに対し
て設定され、その領域において複数の輝線ＴＡ、、 Ｔ
□等が存在する。 特徴抽出部６２はそのウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 において、その輝線ＴＡＩ、 Ｔｉｊの傾きθ１．θ、
ｊや隣接する輝線間ＴＡＩ−Ｉ ＴＡｌ、ＴＩＪ−１４
１１Ｊの距離ＪＡＩＩＩ１．ｊを演算する装置である。 このようにして、各ウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 において、左から順に傾きθ□、θ、、と距＃１ＡＡｉ
。 ｌｓｌの並びが求められる。 対応点決定部７は、ウィンドウ領域Ｗ Ａ、 Ｗ ａに
存在する輝線間の対応関係を演算する装置である。 任意の１つの対応関係における不一致度ρは、次式で求
められる。 ρ＝Ｅ（α・１θ１−θＩＩＪＩ＋β・ｌ １２Ａｓ
ｌ＠」１）ここで、α、βは重み定数である。Ｅは抽出
された輝線の並びに関する総和である。 そして、ウィンドウ領域ＷＡとＷ、とで、輝線の可能な
全対応関係に対する不一致度ρが最小となる対応関係が
求める最一致対応関係となる。 ３次元位置計算ｆｆ１ｓ８は、ウィンドウ領域ＷＡとＷ
ｓとにおいて、注目点の座標（ＸＡｍ＋ ｙＡ、）＋
（ＸＢｍ＋ｙ、、）を求め、その座標から次式を用いて
注目点の空間座標（Ｘ、 Ｙ、 Ｚ）を求める装置であ
る。 ここで、ａ ＋ 〜ａ ＋ ＋ ＋ ｂ ＋ 〜ｂ ＋
＋は、カメラ２ａ１２ｂ及びそのカメラ配置に依存す
る定数であり、Ｓ Ａ ＋Ｓ、はスケールファクタに関
する変数である。 上記のような装置によれば、同一の線状物体がランダム
に積み重なった場合にも、従来の装置では困難であった
２つの画像での精度の良い対応関係を高速度で求めるこ
とができる。この結果、認識物体の注目点の空間座標や
その認識物体までの距離を精度良く検出することが可能
となる。 尚、上記の前処理部６、対応点決定部７．３次元位置演
算部８は、第２図に示すコンピュータシステムによって
実際には構成した。 そのＣＰＵ １１の処理手順を第４図を参照して説明す
る。 ステップ１００では、第１画像メモリ５１に記憶されて
いる画（ｇｌＡをワークメモリ１２に転送し、その画像
を画像Ａｗとする。次に、ステップ１０２で、その画像
Ａｗをあるしきい値に対して２値化し、さらに細線化処
理を施して、第５図に示すように円筒状の認識物体１の
輝線を抽出する。次に、ステップ１０４で、各輝線を追
跡して、その輝線の長さを求め、最長輝線ＬＴを決定す
る。そして、次のステップ１０６で、その最長輝線ＬＴ
をロボットが次に把持する把持物体の輝線とし、その最
長輝線ＬＴの中点閘を注目点、即ち、把持点として、そ
の中点Ｍの座標 （ＸＡ４． ｙＡｊを求める。 次に、ステップ１０８で、ＹＡＩＩ−Δ＋ｙＡｓ＋Δ。 のＸ軸に平行な短冊状のウィンドウ領域ＷＡ、ＷＳを画
像Ａ、Ｂにおいて、設定する。 次のステップ１１０では、そのウィンドウ領域ＷＡ。 Ｗ、での、画像Ａ、Ｂを２値化し、更に細線化処理を施
して、第３図に示すように認識物体１の輝線を抽出する
。 次にステップ１１２で、ウィンドウ領域ＷＡ、Ｗ。 の輝線の傾き、及び輝線間の長さを演算して、それらの
データ列を求める。 次に、ウィンドウ領域ＷＡとＷｌｌとにおいて、データ
列の全対応関係に対して（１）式の不一致度を演算し、
その不一致度が最小となる対応関係を決定する。次に、
その対応関係により、ステップ１１６において、画像Ａ
での注目点の座標＜ＸＡａ、ＹＡＩＩ）に対応する画像
Ｂでの座標（ＸＢ＊＊ｙＢ＠）を求める。 次に、ステップ１１８において、各座標からＣ２，）式
を用いて、注目点を空間座標（Ｘ、 Ｙ、 Ｚ）が求め
られ、ロボット制御装置１４にその値が出力される。 尚、上記実施例では、輝線間の距離を隣接する輝線間の
距離としているが、最左端の輝線に対する距離を用いて
も良い。
本発明は、認識物体に対する相対位置の異なる位置で得
られた２つの画像の対応関係を決定し、２つの画像にお
ける対応点の座標から、その対応点の実空間での位置を
演算する位置計測装置において、２つの画像における輝
線の傾きと輝線間の距離を演算し、２つの画像において
、輝線の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果に
より、２つの画像の対応関係を決定するようにしている
ので、多数の線状の認識物体が多数積み重ねられている
場合にも、２つの画像の精度の良い対応関係が決定でき
、したがって、注目点の実空間での位置を精度且つ高速
度で検出することが可能となる。
られた２つの画像の対応関係を決定し、２つの画像にお
ける対応点の座標から、その対応点の実空間での位置を
演算する位置計測装置において、２つの画像における輝
線の傾きと輝線間の距離を演算し、２つの画像において
、輝線の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果に
より、２つの画像の対応関係を決定するようにしている
ので、多数の線状の認識物体が多数積み重ねられている
場合にも、２つの画像の精度の良い対応関係が決定でき
、したがって、注目点の実空間での位置を精度且つ高速
度で検出することが可能となる。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る位置測定装置
の構成を示したブロック図、第２図は同実施例装置の具
体的構成を示したブロック図、第３図はウィンドウ領域
を示した説明図、第４図は実施例装置に使用されたＣＰ
Ｕの処理手順を示したフローチャート、第５図は注目点
抽出の方法を示した説明図である。 １・認識物体 ２ａ、２ｂ ・カメラ ３°照明装置
の構成を示したブロック図、第２図は同実施例装置の具
体的構成を示したブロック図、第３図はウィンドウ領域
を示した説明図、第４図は実施例装置に使用されたＣＰ
Ｕの処理手順を示したフローチャート、第５図は注目点
抽出の方法を示した説明図である。 １・認識物体 ２ａ、２ｂ ・カメラ ３°照明装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 実空間に置かれた認識物体とカメラとの相対的位置関係
が異なる２つの位置において、前記認識物体をそれぞれ
撮像して２つの画像を作成する画像作成手段と、その画
像作成手段により作成された２つの画像の対応関係を決
定し、２つの画像における対応点の座標から、その対応
点の実空間での位置を演算する演算手段とを備えた位置
計測装置において、 前記演算手段は、前記２つの画像における輝線の傾きと
輝線間の距離を演算し、前記２つの画像において、輝線
の傾きと輝線間の距離を照合し、その照合結果により、
２つの画像の対応関係を決定するものであることを特徴
とする位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13067289A JPH0663743B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13067289A JPH0663743B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 位置測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309202A true JPH02309202A (ja) | 1990-12-25 |
| JPH0663743B2 JPH0663743B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15039856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13067289A Expired - Fee Related JPH0663743B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663743B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019163671A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 倉敷紡績株式会社 | 線状物の先端移動方法、制御装置、および、三次元カメラ |
| WO2019188198A1 (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 倉敷紡績株式会社 | 線状物の３次元計測装置、および、線状物の３次元計測方法 |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP13067289A patent/JPH0663743B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019163671A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 倉敷紡績株式会社 | 線状物の先端移動方法、制御装置、および、三次元カメラ |
| WO2019188198A1 (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 倉敷紡績株式会社 | 線状物の３次元計測装置、および、線状物の３次元計測方法 |
| KR20200137003A (ko) | 2018-03-30 | 2020-12-08 | 구라시키 보세키 가부시키가이샤 | 선형물의 3차원 계측 장치, 및, 선형물의 3차원 계측 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0663743B2 (ja) | 1994-08-22 |
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