JPH024028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、組立て、溶接ロボツトなどの３次元
物体を扱う産業機器において、対象物体の位置、
形状等を認識する物体検出方法に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 近年、産業用ロボツトの普及はめざましく、よ
り高度な機能が要求されるようになつている。工
業用TVカメラなどを用いた視覚機能も、その１
つであり、視覚フイード・バツクによるロボツト
の知能化が期待されている。

しかし、現在までのところ、実用化レベルに至
つているのは、主に２次元情報を利用したものが
ほとんどで、産業応用の対象として最も重要な３
次元物体の認識は、盛んに研究されているが、実
用例は少ない。

３次元物体の位置、形状等を認識するための、
一般的な従来の方法は、２台のTVカメラによつ
て対象物を異なる角度から撮像し、両眼立体視す
ることにより、３次元的な位置、形状を求めるも
のであるが、次のような問題点がある。

(1) 階調を有する入力画像の中から、エツジ、コ
ーナ点などの特徴を抽出するのに膨大な計算量
が必要である。

(2) 左、右両画面間で、特徴となる線、点間の対
応関係を求める必要があり、これが困難であ
る。

問題点(2)は、両眼立体視する場合に特有の問題
点であり、あらかじめ対象となる物体の形状情報
などがなければ一意的には求められない。

そこで従来は上記(1)、(2)の問題点に対する解決
策として、スリツト光を利用する方法が研究され
てきた。

第１図には、従来のスリツト光を用いた距離測
定法の原理図を示す。同図の例では、スリツト光
源１から照射されるスリツト光束２を、回転ミラ
ー４によつて偏向させ、対象となる３次元物体３
に照射し、その反射光をTVカメラ５で撮像す
る。スリツト光束面の角度情報と、カメラの位置
情報（角度、距離等）から、物体上のスリツト光
の３次元位置を求めることができる。３次元物体
３の全体の距離情報を得るためには、回転ミラー
４によつてスリツト光を順次走査してゆき、その
都度距離を測定する。

同図に示す方法では、入力画像がスリツト・パ
ターンであるため、容易に２値化画像を得ること
ができ、スリツト・パターンの屈折点などの特徴
点の抽出も容易である。また、ミラーの回転角度
と、カメラの設定角度から一意的に３次元の距離
情報を求めることができ、前述の問題点(1)、(2)と
も解決できる手法である。

しかし、この従来の方法では、画像入力に時間
がかかるという問題点が残つている。すなわち、
１回の画像入力によつて得られるのは１本のスリ
ツト・パターンだけであるため、３次元物体の全
体にわたつて距離情報を得るためには、ミラー４
を回転させてスリツト・パターンを順次走査しな
がら走査の各ステツプごとに画像入力を行なわね
ばならず、実用的な見地からは、その入力時間が
大きな問題となつている。複数本のスリツト・パ
ターンを３次元物体の全体に照射するようにすれ
ば、画像入力の回数は、１回だけでよくなるが、
スリツト光速面が複数枚存在するため、入力画像
中のスリツト・パターンと、該当するスリツト光
束面との対応を求めることが困難であり、確実に
距離情報を求めることができない。

発明の目的 本発明は、以上に述べたような３次元物体の位
置、形状を求めるための従来の方法において問題
であつた画像入力時間を大幅に短縮し、実用的な
３次元物体の検出方法を提供することを目的とす
る。

発明の構成 本発明は、被検出物体にスリツト光源から複数
本のスリツト・パターンを照射し、前記被検出物
体を互いに異なる２つの方向から第１および第２
の画像入力装置によつて撮像し、前記第１の画像
入力装置の撮像面上に結像したスリツト・パター
ン上の任意の１点を選択し、前記選択した第１の
選択点と前記第１の画像入力装置のレンズ系の光
学的中心とを結んでなる３次元空間中の第１の仮
想的直線を求め、前記第２の画像入力位置の撮像
面上に結像したスリツト・パターン上の任意の１
点を選択し、前記選択した第２の選択点と前記第
２の画像入力装置のレンズ系の光学的中心とを結
んでなる３次元空間中の第２の仮想直線を求め、
前記第１および第２の仮想直線と、前記スリツト
光源から照射される複数のスリツト光束平面のう
ちの任意の１つとの第１および第２の交点を求
め、前記第１および第２の交点の３次元空間にお
ける位置を比較することによつて、前記第１およ
び第２の選択点の対応関係を検出し、対応のとれ
た前記選択点に該当する前記被検出物体表面上の
点の３次元位置を検出することを特徴とする物体
検出方法である。

実施例の説明 以下本発明の原理について、図面を用いながら
詳細に説明する。

第２図は、本発明の画像入力部の構成例を示す
図である。スリツト光源１から、複数枚のスリツ
ト光束群２を３次元物体３に照射する。これによ
つて３次元物体３の表面上、および床面上にはス
リツト・パターン群７が形成される。これを、第
１のTVカメラ５および、第２のTVカメラ６で
撮像する。第３図ａには第１のカメラ５による入
力画像（右画面）を、第３図ｂには第２のカメラ
６による入力画像（左画面）の例をそれぞれ示
す。

第４図は、カメラ光学系と、撮像面、入力画像
の関係を示す図である。１１はカメラのレンズ系
を表わしており、点Ｅ１２はカメラ・レンズ系１
１の光学的中心（以下、視点と呼ぶ）である。３
次元空間中におかれた３次元物体３をカメラで撮
像すると、カメラの撮像面１３上には、同図に示
すような結像が得られる。L₁は、視点Ｅ１２と、
撮像面１３との距離である。通常撮像面１３は、
レンズ系１１の焦点面近傍に位置する。撮像面１
３上の結像を観測するためには、結像パターンを
別のイメージ面１４に出力する必要がある。イメ
ージ面１４としては、CRT画面、写真など任意
のものが考えられるが、通常計算機を用いて画像
データを処理するためには、入力画像を画像メモ
リに記録格納することが一般的であるので、ここ
ではイメージ面１４として画像メモリを考える。
撮像面１３上の結像パターンと、画像メモリ１４
上の入力画像とは、撮像面上のＸ−Ｙ平面と、イ
メージ面上のX′−Y′平面との平行移動量および
拡大比率の関係から、変換マトリクスTo、（To
は３×３のマトリクス）によつて、次のように線
型座標変換が可能である。

（Ｘ，Ｙ，１）＝（X′，Y′，１）・To Toは、カメラおよび、画像メモリの設計仕様、
あるいは入力画像データの解析などによつて、あ
らかじめ求めておくことができる。

１５は、撮像面１３を視点Ｅ１２を対称点とし
て点対称な位置に移した仮想的な撮像面である。
一方１６は、撮像面１３上のＸ−Ｙ平面の原点
と、イメージ面上の対応する点（平行移動がなけ
れば原点）とが、ともにカメラの光軸上にあると
考えた時に、平行移動量および拡大比率の関係か
ら３次元空間中に求められるイメージ面１４を、
同様に視点Ｅ１２を対称点として点対称な位置に
移した仮想的なイメージ面である。L₂は、この
仮想的なイメージ面１６と視点Ｅ１２との距離で
ある。L₂は、イメージ面１６と、撮像面１５と
の拡大比率Ｐから、L₂＝L₁×Ｐとして求められ
る。撮像面１３と１５、イメージ面１４と１６と
は、視点Ｅ１２を、対称点として点対称な位置に
あるため、３次元物体３上の点と、視点Ｅ１２と
を結ぶ視線と、撮像面あるいはイメージ面との交
点の座標を考える上では等価である。（ただしＺ
軸方向の座標および扱いは異なる。）従つて、説
明の簡単化のための以下の説明では、撮像面ある
いはイメージ面として１５あるいは１６を想定し
て説明する。

第５図は、本発明の構成と原理を説明するため
の図である。同図において、Ｏは絶対空間中の座
標原点であり、３次元物体３の置かれる床面上な
どに設定する。E₁，E₂はそれぞれ第１、第２の
TVカメラ５，６のレンズ系の光学的中心（視
点）である。２１，２２はそれぞれ第１、第２の
TVカメラの撮像面である。ただし、ここで考え
る撮像面は第４図において説明したように、実際
の撮像面を視点を対称点として点対称な位置に移
動した平面である。l₁，l₂は、それぞれ第１およ
び第２のTVカメラの視点と撮像面との距離であ
る。撮像面２１，２２のかわりに、第４図のイメ
ージ面１６に相当するものを考えてもよい。ただ
し、その場合はl₁，l₂としては、各イメージ面と
視点との距離を考えなくてはならない。

O₁は撮像面２１上に想定するX₁−Y₁−Z₁座標
系（Z₁軸方向は、O₁→E₁の方向とする）の原点
である。O₂は撮像面２２上に想定するX₂−Y₂−
Z₂座標系（Z₂軸方向はO₂→E₂の方向とする）の
原点である。同図の例では第１のTVカメラ５
は、光軸が原点Ｏを通り、絶対座標系のｘ−ｚ平
面に対してα₁、ｙ−ｚ平面に対してθの角度をも
つて設置されており、第２のカメラ６は、光軸が
原点Ｏを通り、絶対座標系のｘ−ｚ平面に対して
α₂の角度をもつて設置されているものとしてい
る。

絶対座標系の原点Ｏと、各視点E₁，E₂との距
離をそれぞれd₁、d₂とすると、上記のようなカメ
ラ系の接定条件（α₁，α₂，θ，l₁，l₂，d₁，d₂こ
れらを以後カメラ・パラメータと呼ぶ）は、２台
のカメラ５，６を、絶対空間中に設置するとき
に、実測したり基準入力画像を解析することによ
つて、あらかじめ求めておくことができる。従つ
て以後は、既知のデータとして扱う。

上記カメラ・パラメータがわかれば、撮像面２
１上のX₁−Y₁−Z₁座標系から絶対座標系への変
換マトリクスT₁、および撮像面２２上のX₂−Y₂
−Z₂座標系から絶対座標系への変換マトリクス
T₂も一意的に決定できる。一般にT₁、T₂は４×
４のマトリクスとして表現できる。第５図の構成
例におけるT₁を以下に例示する。

〔ｘ，ｙ，ｚ，１〕 ＝〔X₁，Y₁，Z₁，１〕・T₁ T₁、T₂についてもあらかじめ求めておくもの
とする。

また、第５図には、スリツト光源１から照射さ
れる３枚のスリツト・光束平面２−１，２−２，
２−３についても示している。各スリツト光束平
面の３次元空間中における位置は、スリツト光源
１の設計仕様および、スリツト光源１の３次元空
間における設定位置および照射角度から一意的に
決定できる。また、スリツト光源１の３次元空間
中の位置と、物体３を除いた時に床面上に形成さ
れるスリツト・パターン像を計測することによつ
ても、各スリツト光束平面の位置を求めることが
可能である。上記のような方法によつて、各スリ
ツト光束平面２−１〜２−３の、絶対座標系にお
ける平面の式S₁、S₂、S₃についても、あらかじめ
既知のデータとして求めておくものとする。

さて、上記の準備をした上で、第１、第２の
TVカメラ５，６によつて３次元物体３の表面上
に形成されるスリツト・パターン像を入力する
と、撮像面２１，２２上には、第５図に示すよう
なスリツト・パターンが得られる。

いま、特徴点として、スリツト・パターンの屈
折点を考え、第５図の撮像面２１上の点P_iを選択
したとする。同図の例では、図面が複雑になるの
を避けるため、スリツト光束面を３枚とし、対象
物体も単純な形状としたので、P₁が第２のスリ
ツト光束面２−２によつて形成されたスリツト・
パターン上の点であることは人間には容易にわか
るが、計算機によつてこれが、スリツト光束面２
−２によつて形成されたものであることを求める
には、かなりのデータ処理が必要である。また、
より一般的には、位置検出精度の関係から、実用
的にはもつと多くのスリツト光束を照射するのが
普通であり、さらに対象となる３次元物体の形状
が複雑になれば、形成されるスリツト・パターン
がいくつかに途切れた線分状になるため、選択し
た特徴点がどのスリツト光束面によつて形成され
たものであるかを一意的に求めるのは不可能にな
つてくる。

従つて、一般的にはP_iがどのスリツト光束面に
よつて形成されたものであるかは、未知であると
考えなくてはならない。そこで本発明では、２つ
のTVカメラによつて、両眼立体視した画像デー
タから、P_iがどのスリツト光束面によつて形成さ
れたものであるかを求めてゆく。

絶対空間中において、撮像面２１上の特徴点P_i
と、第１のカメラの視点E₁とを結ぶ第１の仮想
的直線２３を考え、この直線２３の延長と、スリ
ツト光束面との交点を求める。このとき撮像面２
１のかわりに第４図中のイメージ面１６に相当す
る任意のイメージ面を考えても、第１の仮想的直
線２３は、撮像面上の点P_iと、イメージ面上のP_i
に相当する点を必ず通過するので、該直線とスリ
ツト光束面との交点としては同じ結果が得られ
る。直線２３と、３つのスリツト光束面２−１〜
２−３との交点を第５図のP_i1，P_i2，P_i3とする
と、P_i1〜P_i3のうち１つは、スリツト光束面が３
次元物体３と交わつてできる３次元物体の表面上
の特徴点であり、真の交点である。一方P_i1〜P_i3
のうちの残り２つは偽の交点であつて、３次元物
体３の表面に形成されるスリツト・パターン上の
点ではない。

一方、右画面上の特徴点P_iに相当する３次元物
体３の表面上の点が、第２のTVカメラの視角か
らも見える点であれば、当然左画面上において
も、P_iに対応する特徴点が存在するはずである。
そこで、撮像面２２（左画面）上においても、ス
リツトパターンの形状から適当に特徴点P_jを選択
し、その特徴点P_jと第２のTVカメラ６の視点E₂
を結ぶ第２の仮想的直線２４を絶対空間中におい
て考え、この直線２４の延長と、３つのスリツト
光束面２−１〜２−３との交点をP_j1，P_j2，P_j3と
する。右画面で考えた場合と同様に、P_j1〜P_j3の
うち１つは、スリツト光束面が３次元物体３と交
わつてできるスリツト・パターン上の特徴点であ
り、真の交点である。そして右画面上のP_iと、左
画面上のP_jが、対応していれば、その交点は、右
画面上の特徴点P_iから求めた第１の仮想的直線の
真の交点と一致する。第５図の例において、第２
のスリツト光束面２−２との交点であるP_i2とP_j2
とが一致する。

一方、P_j1〜P_j3のうちの残りの２つは偽の交点
であつて、３次元物体３の表面上に形成されたス
リツト・パターン上の点ではない。従つてP_i1〜
P_i3のいずれとも一致しない。もちろんP_iとP_jが
対応点同士でなければ、P_i1〜P_i3のどの組合せに
おいても一致は検出されない。

P_iとP_jとの対応関係は事前には不明であるた
め、実際の手順としては、右画面上の特徴点P_i
（ｉ＝１，２，……）によつて決定される第１の
仮想的直線群と各スリツト光束面との交点P_ik（ｋ
＝１，２，３）、および、左画面上の特徴点P_j（ｊ
＝１，２，……）によつて決定される第２の仮想
的直線群と各スリツト光束面との交点P_jk（ｋ＝
１，２，３）をすべて求め、P_ikの３次元的位置
とP_jkの３次元的位置が一致するようなｉとｊの
ペアを、対応関係の確認できた特徴点として登録
してゆく、このときP_ik＝P_jkの座標値が該当する
３次元物体表面上の点の３次元的位置を表わして
いる。上記の操作は、いくつかの顕著な特徴点に
対して行なえばよいものであつて、一度対応する
スリツト光束面の番号ｋが確認できれば、たとえ
ば、撮像面２１上において、P_iを含む一連のスリ
ツト・パターンは、すべて同一のスリツト光束面
によつて形成されたものであるから、P_iを含むス
リツト・パターン上の任意の点について、第１の
仮想的直線と、該当するスリツト光束面２−ｋと
の交点を求めることにより、その絶対空間におけ
る位置を直接求めることができる。

カメラと、スリツト光源の設定角度および、３
次元物体の形状によつては、まれに第１あるいは
第２の仮想的直線の延長に、２つ以上の真の交点
が存在する可能性もある。２つ以上の真の交点が
あつても、一般にはそれぞれに対応関係が確認で
きるが、まれには対応関係が一意に決定できない
交点位置の組合せも存在する。

そのような場合には、入力画像中のスリツト・
パターン像を直線近似するなどの方法によつて直
線の両端点、あるいは直線上の数点などの特徴点
の組合せによつて対応関係の判断を行なつてゆ
く。

また一方の画面上には存在する特徴点が、他の
画面上では隠れてしまつて見えない場合もある。
この場合には、P_ikとP_jkのあらゆる組合せの中に
も、３次元位置の一致するペアが存在しない。従
つてそのような特徴点は、他方の画面上では隠れ
ているとして情報を登録する。

以上説明してきたような構成によつてなる本発
明の物体検出方法を採用して、３次元物体の位
置、形状認識装置を構成した一実施例を以下に説
明する。第６図は同実施例のブロツク構成図であ
る。本実施例では、CPUによつて左・右両画面
の入力画像データを処理して、本発明にかかる位
置検出方法により、いくつかの特徴点について、
左・右両画面間での対応関係、および３次元物体
表面上での絶対位置を求める。それらのデータを
もとに対象である３次元物体の位置、形状の認識
を行なう。

第６図において、１はスリツト光源、５，６は
第１、第２のTVカメラである。３１，３２はそ
れぞれ第１、第２のTVカメラからの入力画像
ａ，ｂを格納する第１、第２の画像メモリであ
る。３３はCPUであり、以下の構成要素は、す
べてこのCPUによつて動作する。４２はカメ
ラ・パラメータ、４３は光源パラメータであり、
あらかじめデータとして与えておく。３５，３６
は第１、第２の特徴抽出部であり、入力画像ａ，
ｂに対して２値化、細細化、直線近似などの従来
の方法によつて入力画像中の特徴点などの特徴デ
ータｃ，ｄを抽出する。３７は第１の仮想的直線
を求める手段であり、前記特徴データｃ中の特徴
点P_iと、第１のTVカメラ５の視点E₁とを結ぶ直
線の式ｅを求める。t₁は第１の画像メモリ上から
第１のTVカメラ５の撮像面上への座標変換を行
なう変換マトリクス、T₁は第１のTVカメラ５の
撮像面上にとつたX₁−Y₁−Z₁座標系から絶対座
標系への変換マトリクスであり、いずれもカメ
ラ・パラメータ等からあらかじめ求めておいて
CPU３３が記憶している。３８は第２の仮想的
直線を求める手段であり、前記特徴データｄの中
から選択した特徴点P_jと、第２のTVカメラ６の
視点E₂とを結ぶ直線の式ｆを求める。t₂は第２の
画像メモリ３２上から、第２のTVカメラ６の撮
像面上への座標変換を行なう変換マトリクス、
T₂は第２のTVカメラ６の撮像面上にとつたX₂
−Y₂−Z₂座標系から絶対座標系への変換マトリ
クスである。

３９はスリツト光束面との交点を求める手段で
あり、第１の仮想的直線を求める手段３７で求め
た第１の仮想的直線、あるいは第２の仮想的直線
を求める手段３８で求めた第２の仮想的直線と、
CPU３３によつて指示されるｋ番目のスリツト
光束面との交点P_ik，P_jkの３次元座標ｇ，ｈを求
める。S_kはCPU３３があらかじめ記憶している
ｋ番目のスリツト光束面の式である。４０は、第
１の座標データの登録部であり、３９で求めた第
１の仮想的直線とスリツト光束面との交点P_ikの
座標ｇを格納する。４１は、第２の座標データ登
録部であり、３９で求めた第２の仮想的直線とス
リツト光束面との交点P_jkの座標ｈを格納する。
４２は、対応関係検出部であり、前記第１、第２
の座標データ登録部に格納されているP_ikおよび
P_jk（ｉ、ｊ＝１，２，……）の座標データｇ，ｈ
の間で一致するペアを検出する。４３は、対応関
係登録部であり、対応関係検出部４２において対
応関係の確認された２つの特徴点P_ikとP_jkおよび
対応するスリツト光束面の番号ｋを情報として登
録する。４４は、位置、形状認識部であり、対応
関係登録部４３に登録されている左、右両画面上
の特徴点同士、およびスリツト光束面との対応関
係のデータと、座標データ登録部４０，４１に格
納されている第１、第２の座標データｇ，ｈ等を
もとに、対象である３次元物体の位置、形状等の
認識を行なう。

上記各構成要素の詳細について、さらに説明を
加えると、第１、第２の特徴抽出部３５，３６お
よび位置、形状認識部４４については、従来から
研究発表が多く行なわれており、たとえば「土井
他、“レーザ光切断法による3D物体の認識”、計
測自動制御学会論文集、Vol9、No.１、PP18−
21、（1973）」、「大島他、“三次元物体認識のため
の特殊ハードウエア”、電子技術総合研究所報、
Vol37、No.５、PP493−501、（1973）」などに詳
しく開示されている。

仮想的直線を求める手段３７，３８〜対応関係
登録部４３までの構成要素の一連の連作および具
体的方法については、第７図Ａ〜Ｃのフロー・チ
ヤートで示す。フロー・チヤートの右に付した番
号は対応する第６図中の構成要素の番号である。

初期状態としてｉ＝１、ｋ＝１の状態からスタ
ートする。まず第１の画像メモリ３１上の特徴デ
ータｃの中から任意の特徴点P_iを選択する。これ
に対応する第１のTVカメラの撮像面上の点を求
めるため、座標変換マトリクスt₁によつてP_iを第
１のTVカメラの撮像面上にとつたX₁−Y₁座標
系の座標P_i＝P_i×t₁に変換する。撮像面のかわり
に最初から、第１の画像メモリ３１上に相当する
イメージ面を考えておけば上記のステツプは不要
である。P_iのX₁−Y₁−Z₁座標系での座標をP_i
（X_Pi，Y_Pi，Ｏ）とすると、次にこれを絶対座標
系への変換マトリクスT₁によつて絶対座標P_i＝P_i
×T₁に変換する。一方、第１のTVカメラ５の視
点E₁のX₁−Y₁−Z₁座標系での座標はE₁（０，０，
l₁）であり、これを同様に絶対座標E₁＝E₁×T₁
に変換する。次に絶対座標系において、上記P_iと
E₁とを結ぶ第１の仮想的直線の式ｅを求める。

次のステツプでは、あらかじめ既知データとし
て記憶しているｋ番号のスリツト光束面の平面式
S_kと、上記直線の式ｅとを連立させて交点P_ikの
絶対座標ｇを求める。

上記一連の操作の実際上の方法としては、あら
かじめ座標変換と連立方程式の解を文字式の形で
求めておき、カメラ・パラメータ、光源パラメー
タの既知のデータと、P_iの第１の画像メモリ上に
おける座標値およびスリツト光束面を表わす式の
係数をデータとして与えることにより、交点P_ij
の３次元座標値を算出する。

なお上記の説明では、P_iとE₁を共に絶対座標に
変換してから、２点を結ぶ直線の式を求めている
が、P_iとE₁をX₁−Y₁−Z₁座標系で表現し、２点
を結ぶ直線の式を同座標系において求め、次に該
直線の式を絶対座標系に変換するという手順も可
能であり、結果としては同じものが得られる。

求めた交点P_ikの座標データｇを、第１の座標
データ登録部４０に格納した後、ｋ＝ｋ＋１とし
て次のスリツト光束面との交点を求める処理をく
り返す。最後のスリツト光束面（ｋ＝ｎ）との交
点まで求め終ると、ｉ＝ｉ＋１として、次の特徴
点P_iを選択して、上記の操作を最初からくり返
す。第１の画像メモリ上からは、ｌ個の特徴点を
選択し、処理するものとする。

次に、第２の画像メモリ上からも、ｍ個の特徴
点P_j（ｊ＝１，２，……，ｍ）を選択して、全く
同様の処理をくり返すことにより、各スリツト光
束面との交点P_jk（ｋ＝１，２，……ｎ）の座標デ
ータを、第２の座標データ登録部４１に格納す
る。

次に、対応関係検出部４２によつて、第１およ
び第２の座標データ登録部４０，４１に格納され
ているP_ikおよびP_jkの座標データのあらゆる組合
せについて空間中での距離Ｄ＝_ik・_jkを求め、
あらかじめ定められているいき値T_hとの比較を
行なう。いき値T_hは、検出誤差、計算誤差など
を吸収するための値であり、Ｄ＜T_hが成立すれ
ばP_ikとP_jkの座標が一致する。すなわち、P_iとP_j
とが対応点同士であると判断して、P_iとP_jの対応
関係および該当するスリツト光束面の番号ｋなど
を、対応関係登録部４３に記録する。

座標データの一致するペアの検出できなかつた
P_iあるいはP_jについては、他方の画面上には、対
応する特徴点がないものとして情報を記録する。

対応点の検出が終了すると、位置、形状認識部
４４に制御を移して、対応関係登録部４３に格納
されている左、右両画面間の対応の関係のデータ
および座標データ登録部４０，４１に格納されて
いる３次元物体表面上の点の座標データ等をもと
に、対象物体の位置、形状認識を行なう。

なお、第１の画像メモリ３１上において、対応
関係の確認されたP_iを含むつながりのスリツト・
パターン上の任意の点は、もはや対応関係の確認
を行なう必要はなく、その点によつて決定される
第１の仮想的直線と、該当するスリツト光束面と
の交点から、直接３次元的な位置を求めることが
できる。従つて、必要に応じて認識を行なうため
のデータを補充することが簡単にできる。

なお、第５図の例で示した、２つのカメラおよ
びスリツト光源の設定条件（位置・角度等）は、
代表的な例であり、平行移動等も含めてより一般
的な設定条件のもとにカメラ等を配置することも
可能である。ただし、２つのカメラおよびスリツ
ト光源の配置をうまく設定することにより、位置
検出精度の向上、座標値計算の簡単化などの利点
が生ずるため、上記２つのカメラおよびスリツト
光源の設定条件をうまく選ぶことが望ましい。な
お、本発明では２つのカメラを使用することとし
ているが、ミラー等を用いて、１つのカメラで異
なる角度からの画像を順次入力する方法も、もち
ろん採用することができる。またスリツト光とし
て、網目状のパターン（グリツド光）などを採用
することも可能である。必要に応じて、本発明の
一部をハードウエアによつて構成することも可能
である。

発明の効果 以上の説明で述べてきたように、本発明の物体
位置検出方法によれば、簡単な構成で、従来の方
法のみでは困難であつた両眼立体視をした時の左
右両画面間の対応づけの問題を解決できると共
に、３次元物体上の特徴点の３次元的位置を直接
求めることができる。対応づけの問題が解決され
たことにより、従来ｎ本のスリツト像に対してｎ
回の画像入力と、特徴抽出のための前処理が必要
であつたものが、１回ですむようになり、大幅な
画像入力、前処理時間の短縮が実現できる。また
以後のデータ処理も簡単な計算ですむため、本発
明は実用的な３次元物体の認識装置を実現可能に
するという意味で産業的に非常に大きな効果が期
待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリツト光を用いた距離測定方
法を示す原理図、第２図は本発明の物体検出方法
の一実施例における画像入力部を示す概念図、第
３図ａ，ｂは第１図および第２のTVカメラによ
る入力画像の例を示すパターン図、第４図はカメ
ラ光学系と撮像面、入力画像の関係を示す概念配
置図、第５図は同実施例の構成を説明するための
概念図、第６図は同実施例の構成を示すブロツク
図、第７図Ａ〜Ｃは同実施例の動作を説明するフ
ロー・チヤートである。 １……スリツト光源、２……スリツト光束面
群、５，６……第１、第２の画像入力装置、２
１，２２……第１、第２の画像入力装置の撮像
面、２３，２４……第１、第２の仮想的直線、３
７，３８……第１、第２の仮想的直線を求める手
段、３９……スリツト光束面との交点を求める手
段、４２……対応関係検出部、４４……位置、形
状認識部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検出物体にスリツト光源から複数本のスリ
   ツト・パターンを照射し、前記被検出物体を互い
   に異なる２つの方向から第１および第２の画像入
   力装置によつて撮像し、前記第１の画像入力装置
   の撮像面上に結像したスリツト・パターン上の任
   意の１点を選択し、前記選択した第１の選択点と
   前記第１の画像入力装置のレンズ系の光学的中心
   とを結んでなる３次元空間中の第１の仮想的直線
   を求め、前記第２の画像入力装置の撮像面上に結
   像したスリツト・パターン上の任意の１点を選択
   し、前記選択した第２の選択点と前記第２の画像
   入力装置のレンズ系の光学的中心とを結んでなる
   ３次元空間中の第２の仮想的直線を求め、前記第
   １および第２の仮想的直線と、前記スリツト光源
   から照射される複数のスリツト光束平面のうちの
   任意の１つとの第１および第２の交点を求め、前
   記第１および第２の交点の３次元空間における位
   置を比較することによつて、前記第１および第２
   の選択点の対応関係を検出し、対応のとれた前記
   選択点に該当する前記被検出物体表面上の点の３
   次元位置を検出することを特徴とする物体検出方
   法。