JPH03158709A - 立体形状認識装置 - Google Patents
立体形状認識装置Info
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- JPH03158709A JPH03158709A JP1296677A JP29667789A JPH03158709A JP H03158709 A JPH03158709 A JP H03158709A JP 1296677 A JP1296677 A JP 1296677A JP 29667789 A JP29667789 A JP 29667789A JP H03158709 A JPH03158709 A JP H03158709A
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- 230000037237 body shape Effects 0.000 title 1
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000003705 background correction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/50—Depth or shape recovery
- G06T7/521—Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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- G06V10/10—Image acquisition
- G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
- G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、立体の表面形状を認識する装置に関する。
従来、立体形状の認識装置として、立体の表面に光を当
て、この光を介して立体表面の３次元座標を得るものが
知られている。この装置において、光は例えばスリット
状を有し、立体表面上を走査するように移動せしめられ
、この移動の間に２台のカメラによって光の位置が検出
される。光の位置すなわち立体表面の３次元座標は、２
台のカメラ間の距離と、これらのカメラを結ぶ線と光線
のなす角とによって幾何学的に求められる。
て、この光を介して立体表面の３次元座標を得るものが
知られている。この装置において、光は例えばスリット
状を有し、立体表面上を走査するように移動せしめられ
、この移動の間に２台のカメラによって光の位置が検出
される。光の位置すなわち立体表面の３次元座標は、２
台のカメラ間の距離と、これらのカメラを結ぶ線と光線
のなす角とによって幾何学的に求められる。
ところが、このような従来の立体形状認識装置は、立体
表面における光の位置を確実に検出するためにはその光
の移動速度を所定値以下に定めなければならず、したが
って、その立体表面の形状認識を迅速に行うことはでき
なかった。
表面における光の位置を確実に検出するためにはその光
の移動速度を所定値以下に定めなければならず、したが
って、その立体表面の形状認識を迅速に行うことはでき
なかった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、立体
の表面形状を高速で認識することのできる装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。
の表面形状を高速で認識することのできる装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。
本発明に係る立体形状認識装置は、立体の表面に格子模
様を付与する手段と、上記格子模様を細線化する手段と
、この細線化された格子模様の格子息を抽出する手段と
、これらの格子点の位置を検知する少なくとも一対の格
子点検知機構を含み、これらの格子点検知機構と上記格
子点との位置関係に基づいて上記格子点の３次元座標を
検出する手段とを備えた ことを特徴としている。
様を付与する手段と、上記格子模様を細線化する手段と
、この細線化された格子模様の格子息を抽出する手段と
、これらの格子点の位置を検知する少なくとも一対の格
子点検知機構を含み、これらの格子点検知機構と上記格
子点との位置関係に基づいて上記格子点の３次元座標を
検出する手段とを備えた ことを特徴としている。
以下図示実施例により本発明を説明する。
第２図は認識される立体の一例として円錐台１を示した
ものである。後述するように、本実施例においてはこの
円錐台ｌの表面に格子模様２が付与され、この格子模様
２の各格子点３の３次元座標を得ることにより、この円
錐台１の表面形状が認識される。
ものである。後述するように、本実施例においてはこの
円錐台ｌの表面に格子模様２が付与され、この格子模様
２の各格子点３の３次元座標を得ることにより、この円
錐台１の表面形状が認識される。
第３図は立体表面上の格子点３の位置を検出するための
構成とし゛て、２台のカメラ１１．１２を模式的に示し
ている。これらのカメラは、検出される点Ｐの像をレン
ズ１３．１４によりスクリーン１５上に形成する。ここ
で各レンズ１３．１４の中心間の距離をＤ、スクリーン
１５から点Ｐまでの距離をし、レンズ１３の中心と点Ｐ
を結ぶ線とスクリーン１５の面とのなす角をα、レンズ
１４の中心と点Ｐを結ぶ線とスクリーン１５の面とのな
す角をβとすると、これらの間には、Ｌ ｃｏｔａ十Ｌ
ｃｏｔβ＝Ｄ の関係がある。したがって距離りは、 Ｌ＝Ｄ／ （ｃｏｔα＋ ｃｏｔβ） ・・・（
１）により求められる。この距離りは、後述する３次元
座標を検出するステップ６２において用いられる。
構成とし゛て、２台のカメラ１１．１２を模式的に示し
ている。これらのカメラは、検出される点Ｐの像をレン
ズ１３．１４によりスクリーン１５上に形成する。ここ
で各レンズ１３．１４の中心間の距離をＤ、スクリーン
１５から点Ｐまでの距離をし、レンズ１３の中心と点Ｐ
を結ぶ線とスクリーン１５の面とのなす角をα、レンズ
１４の中心と点Ｐを結ぶ線とスクリーン１５の面とのな
す角をβとすると、これらの間には、Ｌ ｃｏｔａ十Ｌ
ｃｏｔβ＝Ｄ の関係がある。したがって距離りは、 Ｌ＝Ｄ／ （ｃｏｔα＋ ｃｏｔβ） ・・・（
１）により求められる。この距離りは、後述する３次元
座標を検出するステップ６２において用いられる。
第１図は立体の表面形状を認識するための工程を示す。
ステップ５０では認識される立体の表面に、基準点とし
て黒い影のスポットが投影される。この基準点は、後に
ステップ６１において、立体表面の各点の３次元座標を
得るために用いられる。
て黒い影のスポットが投影される。この基準点は、後に
ステップ６１において、立体表面の各点の３次元座標を
得るために用いられる。
ステップ５１では、カメラ１１．１２により得られた画
像に対してシェーディング補正が施される。シェーディ
ング補正は、周知のように、立体像の全体にわたって明
度分布を均一にするために行われるものであるが、本実
施例においては、まず立体像をいくつかの領域に分割し
、像全体の明度分布が均一になるように、最適な闇値を
各領域毎に設定するだけでよい。
像に対してシェーディング補正が施される。シェーディ
ング補正は、周知のように、立体像の全体にわたって明
度分布を均一にするために行われるものであるが、本実
施例においては、まず立体像をいくつかの領域に分割し
、像全体の明度分布が均一になるように、最適な闇値を
各領域毎に設定するだけでよい。
次いでステップ５２では、メジアンフィルタ等のエツジ
を保つスムージング処理、が行われることによってノイ
ズ処理が施され、立体像のノイズが除去され、かつシャ
ープな像が得られる。このようにして得られた画像は、
ステップ５３において２値化され、全ての画素について
、その明度に応じてｒｌ、または「０」の数値が付与さ
れる。
を保つスムージング処理、が行われることによってノイ
ズ処理が施され、立体像のノイズが除去され、かつシャ
ープな像が得られる。このようにして得られた画像は、
ステップ５３において２値化され、全ての画素について
、その明度に応じてｒｌ、または「０」の数値が付与さ
れる。
ステップ５０において得られた基準点の位置を検出する
ため、ステップ５４において、この基準点に投影された
スポットの重心位置が求められる。
ため、ステップ５４において、この基準点に投影された
スポットの重心位置が求められる。
この重心位置は、周知のように、スポットの所定点まわ
りのモーメントを、このスポットの面積で割ることによ
り求められる。
りのモーメントを、このスポットの面積で割ることによ
り求められる。
ステップ５５では格子模様が立体の表面上に投影される
。この格子模様は、光源の前方に例えば綱状部材を配設
して、この網目模様を立体表面上に投影することにより
形成される。すなわち、この格子模様は立体表面上にお
いて黒い線として描かれる。
。この格子模様は、光源の前方に例えば綱状部材を配設
して、この網目模様を立体表面上に投影することにより
形成される。すなわち、この格子模様は立体表面上にお
いて黒い線として描かれる。
このようにして得られた格子模様は、ステップ５６にお
いてシェーディング補正されるとともに、ステップ５７
においてノイズ処理を施され、またステップ５８におい
て２値化される。これらの各ステップ５６．５７．５８
は上記ステップ５１．５２．５３とそれぞれ同じ処理を
行うものである。
いてシェーディング補正されるとともに、ステップ５７
においてノイズ処理を施され、またステップ５８におい
て２値化される。これらの各ステップ５６．５７．５８
は上記ステップ５１．５２．５３とそれぞれ同じ処理を
行うものである。
ステップ５９では、ステップ５８までの処理によって得
られた格子模様の細線化が行われる。この細線化により
図形は１画素幅の線図形に変換される。
られた格子模様の細線化が行われる。この細線化により
図形は１画素幅の線図形に変換される。
細線化された格子模様に関し、ステップ６０において分
岐点が算出される。この分岐点は、例えば縦横にそれぞ
れ３個の画素が並んで構成される９画素のコンボリュー
ションをとり、このコンボリューションの中央に画素値
「１」の画素が位置するように定め、この画素の周囲に
おける画素値「１」の画素の配列状態を検査することに
よって、抽出される。
岐点が算出される。この分岐点は、例えば縦横にそれぞ
れ３個の画素が並んで構成される９画素のコンボリュー
ションをとり、このコンボリューションの中央に画素値
「１」の画素が位置するように定め、この画素の周囲に
おける画素値「１」の画素の配列状態を検査することに
よって、抽出される。
ステップ６１では、基準点に対する分岐点の対応づけが
行われる。これを第４図を参照して詳細に説明する。
行われる。これを第４図を参照して詳細に説明する。
まず基準点Ｂを中心として縦横にそれぞれ５個の画素が
配列されたコンボリューションＴ１を考える。２台のカ
メラ１１．１２（第３図参照）は、それぞれこのコンボ
リューションＴ、上の各画素について、第４図に矢印で
示すように、基準点Ｂから出発して、例えば渦巻き状に
進んで１画素ずつ検査し、分岐点を検出する。各カメラ
１１．１２に検出された分岐点の位置は、基準点Ｂに対
する相対位置として図示しないメモリに記憶される。
配列されたコンボリューションＴ１を考える。２台のカ
メラ１１．１２（第３図参照）は、それぞれこのコンボ
リューションＴ、上の各画素について、第４図に矢印で
示すように、基準点Ｂから出発して、例えば渦巻き状に
進んで１画素ずつ検査し、分岐点を検出する。各カメラ
１１．１２に検出された分岐点の位置は、基準点Ｂに対
する相対位置として図示しないメモリに記憶される。
すなわち２台のカメラ１１．１２は、基準点Ｂに基づい
て各分岐点を対応づけ、同じ点であることを認識する。
て各分岐点を対応づけ、同じ点であることを認識する。
次に、既に検出された分岐点【を中心として、上述した
のと同様に、５×５のコンボリューションＴ２をとり、
このコンボリューションＴ２においても中心から渦巻き
状に検査され、分岐点が検出される。ここでコンボリュ
ーションＴ２には４つの分岐点１．Ｊ、に、Ｌが存在し
、またそのうち分岐点Ｊが最初に検出されると仮定する
。この場合、次に分岐点Ｊを中心とするコンボリューシ
ョンＴ、について同様な分岐点検出が繰り返される。も
しこのコンボリューションＴ、の中に新しい分岐点が発
見されなければ、次にコンボリューションＴ２の分岐点
Ｋを中心とするコンボリューションＴ４について分岐点
検出が行われる。一方５×５のコンボリューションにお
いて分岐点が全く検出されなければ、例えばｌ０ＸＩＯ
のコンボリューションが想定され、同様な分岐点検出が
行われる。
のと同様に、５×５のコンボリューションＴ２をとり、
このコンボリューションＴ２においても中心から渦巻き
状に検査され、分岐点が検出される。ここでコンボリュ
ーションＴ２には４つの分岐点１．Ｊ、に、Ｌが存在し
、またそのうち分岐点Ｊが最初に検出されると仮定する
。この場合、次に分岐点Ｊを中心とするコンボリューシ
ョンＴ、について同様な分岐点検出が繰り返される。も
しこのコンボリューションＴ、の中に新しい分岐点が発
見されなければ、次にコンボリューションＴ２の分岐点
Ｋを中心とするコンボリューションＴ４について分岐点
検出が行われる。一方５×５のコンボリューションにお
いて分岐点が全く検出されなければ、例えばｌ０ＸＩＯ
のコンボリューションが想定され、同様な分岐点検出が
行われる。
このような操作を操り返すことにより、全画素について
分岐点の検出が行われ、全ての分岐点の位置がメモリに
格納される。
分岐点の検出が行われ、全ての分岐点の位置がメモリに
格納される。
ステップ６２では、各分岐点の３次元座標が算出される
。ステップ６１において各カメラ１１．１２によって検
出された各分岐点の位置は、第３図に示すように、角度
α、βとして記憶されており、ステップ６２においては
、これら角度α、βの値を上記（１）式に代入すること
により距離Ｌ（ｚ座標）が算出される。一方、距離りを
とった方向に直交する平面（ｘ−ｙ平面）はスクリーン
１５に平行であり、上述したコンボリューションと同じ
平面であるから、Ｘ座標およびＸ座標は各画素の位置を
検出することにより、容易に求められる。
。ステップ６１において各カメラ１１．１２によって検
出された各分岐点の位置は、第３図に示すように、角度
α、βとして記憶されており、ステップ６２においては
、これら角度α、βの値を上記（１）式に代入すること
により距離Ｌ（ｚ座標）が算出される。一方、距離りを
とった方向に直交する平面（ｘ−ｙ平面）はスクリーン
１５に平行であり、上述したコンボリューションと同じ
平面であるから、Ｘ座標およびＸ座標は各画素の位置を
検出することにより、容易に求められる。
しかして各分岐点すなわち格子点のＸ座標、Ｘ座標およ
び２座標が算出され、立体の表面形状が認識される。
び２座標が算出され、立体の表面形状が認識される。
〔発明の効果］
以上のように本発明によれば、立体の表面形状を高速で
認識することが可能になるという効果が得られる。
認識することが可能になるという効果が得られる。
第１図は立体の表面形状を認識する工程を示す流れ図、
第２図は認識される立体の例を示す斜視図、第３図はカ
メラの配置を示す図、 第４図は分岐点の検出処理を示す図である。 ２・・・格子模様 ３・・・格子点
メラの配置を示す図、 第４図は分岐点の検出処理を示す図である。 ２・・・格子模様 ３・・・格子点
Claims (1)
- （１）立体の表面に格子模様を付与する手段と、上記格
子模様を細線化する手段と、この細線化された格子模様
の格子点を抽出する手段と、該格子点の位置を検知する
少なくとも一対の格子点検知機構を含み、これらの格子
点検知機構と上記格子点との位置関係に基づいて上記格
子点の３次元座標を検出する手段とを備えたことを特徴
とする立体形状認識装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1296677A JP2787149B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 立体形状認識装置 |
| KR1019900017904A KR910010355A (ko) | 1989-11-15 | 1990-11-06 | 입체형상 인식장치 |
| EP19900121493 EP0428082A3 (en) | 1989-11-15 | 1990-11-09 | A 3-dimensional configuration recognition system |
| US07/831,095 US5231678A (en) | 1989-11-15 | 1992-02-10 | Configuration recognition system calculating a three-dimensional distance to an object by detecting cross points projected on the object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1296677A JP2787149B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 立体形状認識装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03158709A true JPH03158709A (ja) | 1991-07-08 |
| JP2787149B2 JP2787149B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17836648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1296677A Expired - Fee Related JP2787149B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 立体形状認識装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0428082A3 (ja) |
| JP (1) | JP2787149B2 (ja) |
| KR (1) | KR910010355A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0765331A (ja) * | 1993-08-19 | 1995-03-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁気ヘッドの浮上量測定方法 |
| KR100972640B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-07-30 | 선문대학교 산학협력단 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 기준격자 획득방법 및장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5278467A (en) * | 1975-12-25 | 1977-07-01 | Agency Of Ind Science & Technol | Method of determining reference points for measurement of configuratio n |
| JPS61175511A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Goro Matsumoto | 立体形状測定装置 |
| JPH01221612A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | A T R Tsushin Syst Kenkyusho:Kk | 立体形状再生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4842411A (en) * | 1986-02-06 | 1989-06-27 | Vectron, Inc. | Method of automatically measuring the shape of a continuous surface |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP1296677A patent/JP2787149B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-11-06 KR KR1019900017904A patent/KR910010355A/ko not_active Application Discontinuation
- 1990-11-09 EP EP19900121493 patent/EP0428082A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5278467A (en) * | 1975-12-25 | 1977-07-01 | Agency Of Ind Science & Technol | Method of determining reference points for measurement of configuratio n |
| JPS61175511A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Goro Matsumoto | 立体形状測定装置 |
| JPH01221612A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | A T R Tsushin Syst Kenkyusho:Kk | 立体形状再生装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0765331A (ja) * | 1993-08-19 | 1995-03-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁気ヘッドの浮上量測定方法 |
| KR100972640B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-07-30 | 선문대학교 산학협력단 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 기준격자 획득방법 및장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR910010355A (ko) | 1991-06-29 |
| EP0428082A3 (en) | 1993-05-26 |
| JP2787149B2 (ja) | 1998-08-13 |
| EP0428082A2 (en) | 1991-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090605 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |