JPH03174668A - 全方位観測装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばプラント内を巡視点検する移動ロボ
ットなどの移動手段に搭載された全方位観測装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２２図は例えば特開昭６３−１０２７９号公報に示さ
れた多眼立体視装置であり、図において１は移動ロボッ
トであり、２は移動ロボット１に搭載されたＩＴＶカメ
ラ（工業用ＴＶカメラ）、４は対象物体である。

上記構成の従来の多眼立体視装置においては、移動ロボ
ットｌが距離Ｖ移動したときにＩＴＶカメラ２により撮
像された２枚の画像上における対象物体４の像Ｐ＋（ｘ
＋、ｙ＋）、Ｐ２（Ｘ２．　３’２）の位置関係より、
次式により対象物体４までの距離を測定することができ
る。

ただし、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は対象物体４の３次元位置、（
○、Ｏ，Ｖ）は移動ロボット１の移動ベクトル、Ｐ＋（
ｘ＋、ｙ＋）は時刻ｔにおける対象物体４の画像位置、
Ｐ２（Ｘ２．　３’２）は時刻を十Δｔにおける対象物
体４の画像位置、ｆはＩＴＶカメラ２の焦点距離である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来装置においては、側方ある
いは後方における対象物体４の位置変化を観測しようと
した場合、−旦停止してＩＴＶカメラ２を水平に走査す
る必要があった。このため、移動しながら全方位の観測
を行うことはできず、操作性、簡便さ、高速運転性に劣
るものがあった。

又、距離計測を行う場合、前方のみの観測では画像間の
視野角が小さく、また距離計測できる位置も限られ、高
分解能かつ高精度な計測を行うことが不可能であった。

この発明は上記のような課題を解決するために威された
ものであり、プラント等における巡視点検移動ロボット
などの移動手段を目的地まで視覚誘温するための高精度
、高速操作性の全方位観測装置を得ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段］ この発明の請求項１に係る全方位観測装置は、全方位か
ら入射する光を反射する側面を持つ円錐状ミラーとこの
円錐状ミラーの反則光より得られるパノラマ状の情景を
撮像する撮像手段からなる全方位視覚手段と、この全方
位視覚手段を搭載して移動させる移動手段と、移動手段
の移動ベクトルを計測する計測手段と、全方位視覚手段
から得られた連続画像を処理する処理手段を備えたもの
である。

又、請求項２に係る全方位観測装置は、上記処理手段と
して、入力画像に対して輪郭線検出処理した画像を円錐
状ミラーの頂点像位置を中心に座標変換し、各角度毎に
画素数を計数する投影手段と、連続画像間での投影像の
相関より対応付けを行う対応付は手段と、対応付けられ
た角度関係と上記移動ベクトルから距離情報を検出する
距離情報検出手段を備えたものである。

又、請求項３に係る全方位観測装置は、上記処理手段と
して、入力画像に対して輪郭線処理を施した後線分化処
理したデータを円錐状ミラーの頂点像位置を中心に座標
変換し、線分の幾何学的特徴から対応付けを行う対応付
は手段と、上記距離情報検出手段を備えたものである。

又、請求項４に係る全方位観測装置は、上記処理手段と
して、入力画像に対して輪郭線検出処理した画像の対象
物体を含む円錐状ミラーの頂点像位置を中心とした扇状
領域を特徴画像領域とし、円錐状ミラーの頂点像位置を
中心に相関演算を行い対応付けを行う対応付は手段と、
上記距離情報検出手段を備えたものである。

又、請求項５に係る全方位観測装置は、上記処理手段と
して、入力画像に刻して微分処理等の輪郭線検出処理を
施した画像を円錐状くラーの頂点像位置を中心に回転方
向に座標変換し、各角度毎に画素数を計数する投影手段
と、連続画像間での投影像の相関より対応付けを行なう
対応付は手段と、対応付けにより抽出された移動に伴な
う対象物体上の特徴点の移動軌跡と上記移動ベクトルか
ら距離情報を検出する距離情報検出手段を備えたもので
ある。

〔作　用〕

請求項１においては、円錐状ミラーからの全方位パノラ
マ画像が処理され、連続移動しながら全方位が観測され
る。

請求項２においては、入力画像の投影変換により対応付
けが行なわれる。

請求項３においては、入力画像が線分化処理され、幾何
学的特徴から対応付けが行なわれる。

請求項４においては、円錐状ミラーの頂点像位置を中心
とした扇状領域が特徴画像領域とされ、対応付けが行な
われる。

請求項５においては、対応付けにより抽出された移動に
伴なう対象物体上の特徴点の移動軌跡と移動手段の移動
ベクトルから距離情報が検出される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す概念図である。図におい
て、■は移動ロボット、２は移動ロボット１に搭載され
、円錐ミラー３の反射光より得られるパノラマ状の情景
を撮像するＩＴＶカメラ、３はＩＴＶカメラ２と対向し
て設けられ、全方位から入射する光を反射する側面をも
つ円錐ミラー　４は対象物体である。移動ロボット１が
図中矢印の方向へ移動しながら複数かつ任意の撮像地点
で対象物体４をＩＴＶカメラ２により撮像し、その画像
を例えばＣＣＤよりなる撮像面上に生成する。第２図（
ａ）、（ｂ）は時刻り及びｔ＋Δｔに撮像された画像の
一例である。

第３図（ａ）、　（ｂ）はこの発明装置の原理説明図で
あり、１３は画像面である。カメラ２の光軸をＺ軸（鉛
直方向）、移動ロボット１の進行方向をＹ軸とするカメ
ラ２に固定した０−ＸＹ２３次元座標系を考える。座標
原点○は、時刻ｔにおけるカメラ２のレンズ中心とする
。又、画像面（ｘ、ｙ）１３はＸＹ平面に平行でカメラ
２の焦点距離ｆだけ離れたＺ軸上の点を通る面とする。

このとき、第３図（ａ）に示すように距離計測を行なう
対象物体４上の任意の点Ｐ　（ＸＰ、　ＹＰ、　　ＺＰ
）に対する画像面１３上の写像点をｐ’　（Ｘｐ、　　
ｙｒ）とすると、次式の関係がある。

―θ−ｙ、／χｒ−Ｖ　ｒ／　Ｘ　ｐ　　　　　・・・
・・・（２）即ち、対象物体４の方位角と画像面１３内
の像の方位角との間には、不変の関係が成立する。又、
第３図（ｂ）に示すように点Ｐと円錐ミラー３の軸Ｚを
含む鉛直面を想定すると、点Ｐと写像点Ｐ′との間に次
式が成り立つ。

この（３）式におけるα。

Ｈの関係は次式で示され る。

ただし、δ：円錐ミラー３の頂角 ｆ：カメラ２の焦点距離 Ｉ：カメラ２と円錐ミラー３間距離 これは、写像点Ｐ′の画面中心からの距離ｒと、対象物
体４を示す視線と鉛直軸Ｚとのなす仰角αとの間に直線
関係があることを意味する。

第４図はこの発明装置の位相計測の原理説明図であり、
移動ロボット１がＹ軸方向へ移動しているときの任意の
時刻１．．１２における（２）〜（４）式のパラメータ
を添字１．２で区別する。このとき、移動ベクトル（○
、　　Ｖｙ、　　○）と方位角θ１．θ２とから三角測
量により時刻ｔ、から見たχ２．Ｙ。

の距離成分は次式で表現される。

高さＺＰは、時刻Ｌ１における（４）式のα１とＨ，と
の関係式と（５）式とから次式で与えられる。

ただし、（４）弐より時刻ｔ２におけるα２とＨ２との
関係式を用いると、Ｚ、は次式でも与えられる。

第５図は全方位観測装置の電気回路のブロック構成を示
し、７はＣＰＵ、８はメモリであり、これらはマイクロ
コンピュータにより構成されている。又、９は画像メモ
リ、１０は画像処理部、１１はロータリエンコーダ等の
内界センサ５を制御する内界センサ制御部、１２は移動
ロボット１の移動車１ａの駆動、操舵用モータ６を制御
する移動系制御部である。上記構成において、ＣＰＵ７
及びメモリ８は他の構成部と共に全方位観測に関する各
種演算や処理を実行する。画像処理部１ １０はＩＴＶカメラ２で撮像された物体画像より特徴量
の抽出を行うものである。画像メモリ９はＩＴＶカメラ
２により撮像された物体画像を格納するものであり、Ｃ
ＰＵ７により制御される。モータ６は移動車１ａを駆動
して推力を発生させ、また前後の車軸を駆動して舵取動
作を行わセる。

ＣＰＵ７はモータ６の駆動を移動系制御部１２を介して
制御し、移動ロボット１を所望の方向へ必要量移動させ
ることができる。内界センサ５は、移動車１ａの移動量
を計測できればいかなるものでもよい。

第６図は上記した全方位観測装置における視覚誘導の処
理手順を示し、スタート時点では移動ロボット１は所定
の位置に待機している。そして、スタートのサインと共
にステップ２０で移動ロボット１は任意の周期で画像入
力を行いながら移動する。第２図（ａ）に示すある時刻
ｔに入力された画像はステップ２Ｉで雑音除去等の前処
理の後、ステップ２２で（８）式により円錐ミラー３の
頂点像位置を中心に回転方向に■、−θ極座標系に座標
変換２ する。即ち、円錐ミラー３の頂点像位置０を点Ｐ　（Ｘ
　ｒＪ、Ｖ　＋、＋）の座標原点とする。

ただし、ｉ＝ｏ、ｎ、ｊ＝ｏ、ｍ、（ｎ　　ｍ）は画像
サイズである。

第７図（ａ）、　（ｂ）は時刻ｔにおける雑音除去後の
前処理画像と極座標変換画像、第７図ＦＣ）、　（ｄ）
は時刻ｔ＋△ｔにおける雑音除去後の前処理画像と極座
標変換画像を示す。これらの変換画像はステップ２３で
時間的に連続したフレーム間で特徴対象物像Ｓｋの対応
付けを行う。例えば、時刻ｔにおける特徴対象物像Ｓ、
の位置を（Ｉ−＋　、　　θ１）とすれば、所定の時間
ΔＬ離れたｑフレームの画像が隣接画像間で対応付き、
Δを時間後の位置Ｓ、（Ｌａ。

θ９）が計算できた場合、ステップ２４では内界セン９
′５より得られた移動ロボット１のｂ　動ベクトルＶと
時刻ｔ、及び１．→−ΔＬにおける特徴対象物の方位角
θ１．θ９とか　以下の（９）式で２次元距離情報を表
現する。これを第８図に示す。

ここで、移動ロボット１の３次元座標系○ＸＹＺは、進
行方向をＺ軸、Ｚ軸と直交し撮像面と平行な面上の軸を
Ｘ軸、撮像面に鉛直な軸をＹ軸とする。高さ方向につい
ては第９図（ａ）に示すように、円錐ミラー３の頂角を
β、ＩＴＶカメラ２の焦点距離をｆ、、ＩＴＶカメラ２
と円錐ミラー３間距＃壱Ｆとし、また対象物体４からの
入射光とＹ軸との角度をα、この入射光が円錐ミラー３
の表面で反射した光とＹ軸との角度をγ、上記入射光と
Ｙ軸との交点からｒＴＶカメラ２までの距離をＨとする
と、００）式が成立する。

このため、第９図（ｂ）に示すように対象物体４の高さ
Ｙは（ＩＩ）式より０の式で表現される。

第１０図は全方位観測装置における処理手順を示し、ス
テップ３０でばＩＴＶカメラ２により撮像された画像を
入力し、ステップ３１では雑音除去のための前処理を施
し、ステップ３２では微分処理をする。ステップ３３で
はこの微分画像を所定のしきい値で２値化し、ステップ
３４で輪郭線の検出を行う。この輪郭線の検出に当って
は、０３）式に示すように微分処理より得られる各画素
におけるエツジ方向成分りを利用し、円錐ミラー３の頂
点像位置方向の線分のみ検出する。

ａ　ｂ　ｓ　（Ｄ−―−’（ｙ　／　ｘ）　＜ΔＤ　　
　　　・・・−・・（１３）この線分は実環境内で円錐
ミラー３の軸と平行なエツジ成分である。ステップ３５
では輪郭線画像を２値化した画像を得、ステップ３６で
はこの画像について（８）式の座標変換によりＬ−θ座
標糸上５ に回転方向に極座標変換する。ステップ３７では座標変
換画像の各回転角θごとに画素数を計数することにより
、回転角方向への投影変換を行う。

ステップ３８では投影データの計数値Ｃθが連続して所
定のしきい値ＣＬ以上となる回転角範囲を判定し、ステ
ップ３９ではこの回転角範囲を特徴領域Ｔ、とし、ステ
ップ４０では特徴領域Ｔｒ内で投影データの計数最大の
回転角θＩＩＩＩＩＸを抽出し、ステップ４１ではこの
θ□８Ｘをエツジ位置Ｅとする。エツジ位置Ｅの検出に
当っては、特徴領域Ｔｒ内の中心位置や各回転角におけ
る計数値から平均位置を計算してもよい。第１１図（ａ
）、（ｂ）に示すようにこのエツジ位置Ｅを特徴点とし
、各画像ごとに計算する。連続フレーム間での対応付け
は、ステップ４２．４３に示すように隣接画像間でエツ
ジ位置を中心とした所定幅ΔＲの基本領域Ｒ間の相関値
Ｒ７を計算し、ステップ４４〜４７では最も相関値の高
い関係を対応位置とする。０４式は画像フレーム番号Ｓ
のに番目の基本領域と画像フレーム番号ｓ＋１のｊ番目
の基本領域との相関であ６ る。

Ｒｔ−［ｓ、に、ｊｌ−ΣＲ［ｓ　、　ｋｌ（ｉ）＊　
ＲＩｓ　＋　１　、　ｊａｍｚ　　　　　　　　　　　
　　Ｈ ÷（ΣＲ［ｓ、ｋｌ２（ｊ））　　／（ΣＲ［ｓ　−１
−］　、　、ｉ　］　２（ｉ））　　　　　−−０４）
ただし、（−ΔＲ＜ｉ＜ΔＲ）は相関値計算領域、Ｓは
フレーム番号、ｋはフレーム番号Ｓでの工・ノジ位置番
号、ｊはフレーム番号ｓ＋１でのエツジ位置番号である
。

上記実施例においては、特徴量として利用した輪郭線は
原点方向を向いたエツジであったが、般のエツジが含ま
れていても差し支えない。相関値計算は、５ＳＤＡ法や
相互相関法等でもよい。

又、第１０図の処理手順では、極座標変換画像を一旦生
成し、その後投影変換を行う段階処理であったが、各画
素を極座標変換し、引き続いて投影変換を行うという一
連の処理にしても何ら問題はない。又、対応位置計算に
当っても、各入力画像を投影変換した後、前フレームの
投影データとの対応位置を計算する形にしてもよい。

第１２図は処理手順の第２の実施例を示し、ステップ５
０ではＩＴＶカメラ２により撮像した画像を入力し、ス
テップ５１では雑音除去のための前処理を施し、ステッ
プ５２では微分処理する。

ステップ５３ではこの微分画像を所定のしきい値で２値
化して輪郭線の検出を行う。ステップ５４では検出され
た輪郭線を一般的直線近似により線分化する。この線分
はステップ５５で円錐ミラー３の頂点像位置を中心に回
転方向に座標変換し、ステップ５６では第１３図（ａ）
、　（ｂ）に示すようにこの線分をその中心位置（Ｌ、
　　θ）、長さＷ、方向り及び他の線分との連結関係Ｔ
［ｉｌにより記述する。ステップ５７では隣接画像間で
の線分の中心位置（Ｌ、　　θ）、長さＷ、方向Ｄ、連
結関係Ｔ［ｉｌを０９式により総合評価する。

Δ　■１、 Δ　Ｗ。

△Ｄば所定値である。

ステップ５８ では、σ３）式の条件が成立した場合には連続フレーム
間での対応付けを決定する。なお、ステップ５１〜５３
の処理はステップ５５のＬ−θ座標変換の後に行っても
よい。

第１４図のフローチャートは処理手順の第３の実施例を
示し、ステップ６０では画像入力し、ステップ６１では
前処理を施す。次に、ステップ６２では輪郭線で囲まれ
た領域を含む円錐ミラー３の頂点像位置を原点○とする
扇形領域○ＡＢを第１５図（ａ）、（ｂ）に示すように
特徴領域とし、各画像について領域を抽出する。ステッ
プ６３では、この特徴領域をテンプレート（特徴）領域
とし、次フレームで検出された特徴領域との相関値を円
錐ミラー３の頂点像位置を中心に回転方向に計算し、最
も相関度の高い関係を対応位置とする。即ち、ステップ
６４では相関値の最大値を求め、ステップ６５でこの最
大値が零でなければステップ６６で対応を決定し、ステ
ップ６７で最大値を零とする。なお、テンプレート領域
の検出は第１０図の投影方式による処理手順で示した回
転角の検９ 出法を利用し、特徴領域をその回転角を中心とした所定
領域としてもよい。又、対応付けを行う対象画像は、Ｌ
−θ座標系上に座標変換された画像上で行っても問題な
い。さらに、所定の角度両側を探索することにより、対
応領域を検出する方法でも差し支えない。

上記各実施例では、移動ロボット１の移動前後の２フレ
ームの情報より三角測量の原理で距離計算をしたが、そ
のため観測時の量子化誤差や移動ロボットｌの揺れの影
響等により、計測誤差が起り易かった。

第１６図はこの発明の第４の実施例の原理説明図であり
、移動ロボット１が画像面と平行なＸＹ平面内で直線運
動した場合を考える。説明の都合上、円錐２ラー３の頂
角はπ／２とする。このとき、点Ｐ（Ｘ、、Ｙ、、ＺＰ
）の写像点ｐ’　（第３図参照）は画像中心を通る閉ル
ープ円形状軌跡を描く。

点Ｐとその写像点Ｐ′の間には、（２）〜（４）式の関
係があり、Ｈは次式で表現される。

Ｈ＝１（１＋如β）　　　　　　　　・・・・・・０ω
０ （４）式のαの関係式よりθ力式で示す関係が得られる
ため、０７１式と（４）式より動βについてθ８）式が
得られる。

―α＝−１／−β　　　　　　　　　・・・・・・（＋
７１（１＋（ＸＰ”＋　Ｙｒ”）”ｔｏｎ”β十（Ｉ−
ＺＰ）−（１・０８）ここで、移動ロボット１の移動速
度を（Ｖ　Ｘ＋　　Ｖ　ｙＶＺ）と定義すると、点Ｐの
相対速度は次式で表現される。

（ａ　ｘ、／ａ　ｔ　、　　Ｂ　Ｙ、／ａ　ｔ　、　　
ＥＩ　Ｚｐ／ａｔ）−（Ｖ　ｘ　＋　　　Ｖ　ｙ＋　　
　Ｖ　２）　　　　　　・・・・・・０９）時刻１＝１
．における点Ｐの座標位置をＰ、（Ｘ。

Ｙｌ、Ｚｌ）とすれば、０９）式は次式となる。

次に、（２）式、０８）式に００式を代入し、ｔを消去
することにより、画像中での点Ｐの運動軌跡は表現され
る。一般に移動ロボット１が床面上を移動する場合、Ｚ
方向への移動速度はｖｚ”’０であるため、軌道は次式
で表現される。

第１６図（ａ）に示すように移動ロボット１の両側に特
徴点Ｐ、Ｑ（斜線部は壁部）がある場合、ロボット１の
移動（ＶＸ＋　　Ｖｙ＋　　ｖ、）　−（０，ｖ。

Ｏ）による観測点の軌跡は、（２Ｉ１式より次式で表現
され、ロボット■と観測点との間の距離に応じ、第４図
（ｂ）に示すようにロボット１の進行方向に接する閉曲
線を描く。

１＝Ｐ、　　　ｑ 以上、頂角δ−π／２での写像点の運動軌跡について述
べたが、第４図（Ｃ）に示すような方位角θと移動量Ｖ
（ｔ）の関係については、（３）式に頂角δを含まない
ため、観測点の高さに関わりなく、同一の軌跡を描く。

そこで、この実施例においては、この軌跡を観測するこ
とにより、位置計測を行なう。位置計測に当っては、（
２）式の方位角θと移動量■（ｔ）の関係を利用し、（
Ｘ、Ｙ）位置の計測を行なう。さらに、高さＺは（Ｘ、
Ｙ）の計測結果９ を用い、０２１式から求める。以下、処理手順を示す。

第１７図はこの発明の第４の実施例による処理手順を示
し、スタート時点においては移動ロボット１は所定の位
置に待機している。そして、スタートサインと共に任意
の周期Δｔで画像入力（ＳＴＩ）を行ないながら移動す
る。ある時刻りに入力された画像（第１８図）に対し、
Ｓｒ２でノイズ除去等の前処理及びＳｒ３で微分処理を
施しく第１９図）、Ｓｒ４で微分画像を所定のしきい値
で２値化し、Ｓｒ５でエツジ検出を行なう。

このエツジ検出に当っては、微分処理より得られた各画
素におけるエツジ方向成分を利用し、原点より放射方向
に延びた線分のみを検出する。この線分は実環境内で円
錐ミラー３の軸と平行な工・ンジ威分（柱等の垂直エツ
ジ）である。次に、Ｓｒ６でエツジ画像を次式によりｒ
−θ座標系上に極座標変換する（第２０図）。

一本の垂直エツジ上の点は、高さに関わりなく３ 同一の方位角を示す。そこで、Ｓｒ１で座標変換画像の
各回転角θごとに画素数を計数することにより、回転角
方向への投影変換を行なう。投影データの計数値が所定
のしきい値以上の領域を特徴領域とし、同領域内で投影
データの平均回転角を抽出し、エツジ位置とする。さら
に、各エツジで端点、分岐点などの特徴的な位置を抽出
し、第２１図に示すように特徴点Ｐ、　とする。この特
徴点の検出は、端点、分岐点、コーナ点等の特徴的な点
であればよく、一般に利用される方法を利用してもよい
。次に、Ｓｒ１で連続フレーム間でエツジ位置の対応付
けを行ない、さらに特徴点の対応付けを行ない、移動軌
跡を抽出する。位置情報は、Ｓｒ１で垂直エツジの移動
軌跡に規則性があることを利用し、一連の対応点から最
小自乗法により（Ｘ＋、Ｙ＋）の距離を算出する。最小
自乗法を用いるに当っては、次式に示す方位角のずれ量
を誤差量ｄとする。

４ 又、誤差量ｄは以下の関係式を利用してもよい。

ｄ””’＋ｏｍ（θ（ｔ））　（Ｘ＋　　ｖＸｔ）　　
ｃａｏ　（θ（ｔ））　（Ｙ　＋　　ｖ　ｙ　ｔ　）・
・・（２５１ 高さは、（Ｘ、Ｙ）の算出結果を元に、（２２１式を用
い、最小自乗法により計算する。次式を誤差量ｄとする
。

ｄ　＝　ｒ（ｔ）　（Ｉ　Ｌｍθｆｔ）ｌ＋ｌＹ、ｌ）
　十ｆ　（Ｉ　　Ｚ＋）ｌｏｉｎθ（１）・・・（２０ なお、上記各実施例においては、入力画像を円錐ミラー
３の頂点像位置を中心に回転方向に座標変換したが、円
錐ミラー３の頂点像位置を中心に回転方向に走査可能な
ＩＴＶカメラを用いてもよい。又、プラント等の巡視点
検を行なう場合の例について述べてきたが、本発明はこ
れに限ることなく広く各種の移動ロボットや走行車に適
用することができ、例えば無人搬送車、自動車、船舶、
飛行機等のあらゆる移動手段に対しても有効に適用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の請求項１によれば、連続移動し
ながら全方位の観測を行うことができ、高速操作性が得
られると共に、高精度で移動時の安全性も向上する。又
、撮像手段を回転させる必要がないので、構成簡単で信
頼性が向上する。

又、請求項２によれば、入力画像を円錐状ミラーの頂点
像位置を中心に回転方向に座標変換するので、高精度に
対象物体の方位を検出できるとともに距離変換の計算量
も少なくできる。又、投影変換による対応付けが行われ
るので、高速な対応付けが可能となる。

又、請求項３によれば、入力画像が線分化処理されて幾
何学的特徴が抽出されて対応付けが行われるので、デー
タ量の圧縮及び誤対応の少ない対応付けをすることがで
きる。

又、請求項４においては、円錐状ミラーの頂点像位置を
中心とした扇状領域が特徴画像領域とされ、対応付けが
行われるので、雑音に強い安定した対応付けを行うこと
ができる。

又、請求項５においては、対応付けにより抽出された移
動に伴なう対象物体上の特徴点の移動軌？　６ 跡と移動ベクトルから距離情報を計測するようにしてい
るので、移動手段の揺れや観測点の位置計測誤差による
距離計測誤差を除去することができ、距離計測精度を向
上し、距離センサとしての信頼性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の概念図、第２図は入力画像の一
例を示す図、第３図はこの発明装置の原理説明図、第４
図はこの発明装置の距離検出の原理説明図、第５図はこ
の発明装置のブロック構成図、第６図はこの発明装置の
視覚誘導動作を示すフローチャート、第７図はこの発明
による前処理画像と極座標変換画像を示す図、第８図は
この発明による距離変換の説明図、第９図はこの発明に
よる高さ方向の距離情報の説明図、第１０図はこの発明
装置の処理手順を示すフローチャート、第１１図はこの
発明による座標変換画像を投影処理した結果を示す図、
第１２図はこの発明装置の処理手順の第２の実施例を示
すフローチャート、第１３図はこの発明の第２の実施例
により入力画像７ を線分化し座標変換した結果を示す図、第Ｉ４図はこの
発明装置の処理手順の第３の実施例を示す図、第１５図
はこの発明の第３の実施例による扇形テンプレート画像
領域と探索領域の説明図、第１６図及び第１７図はこの
発明装置の第４の実施例による原理説明図及び処理手順
を示すフローチャート、第１８図は同じく入力画像の一
例を示す図、第１９図は同じく微分画像を示す図、第２
０図は同しく極座標変換した図、第２１図は同じく特徴
点抽出図、第２２図は従来装置の概念図である。 １・・・移動ロボット、２・・・ＴＴＶカメラ、３・・
・円錐ミラー　４・・・対象物体、５・・・内界センサ
、６・・・モータ、７・・・ＣＰＵ、８・・・メモリ、
９・・・画像メモリ、１０・・・画像処理部、１１・・
・内界センサ処理部、１２・・・移動系制御部。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）全方位から入射する光を反射する側面を持つ円錐
   状ミラーとこの円錐状ミラーの反射光より得られるパノ
   ラマ状の情景を撮像する撮像手段からなる全方位視覚手
   段と、この全方位視覚手段を搭載して移動させる移動手
   段と、各撮像地点への移動手段の移動ベクトルを計測す
   る計測手段と、上記全方位視覚手段により得られる連続
   画像を処理する処理手段を備えたことを特徴とする全方
   位観測装置。
2. （２）上記処理手段は、入力画像に対して微分処理等の
   輪郭線検出処理を施した画像を上記円錐状ミラーの頂点
   像位置を中心に回転方向に座標変換し、各角度毎に画素
   数を計数する投影手段と、連続画像間での投影像の相関
   より対応付けを行う対応付け手段と、対応付けられた角
   度関係と上記移動ベクトルから距離情報を検出する距離
   情報検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
   全方位観測装置。
3. （３）上記処理手段は、入力画像に対して微分処理等の
   輪郭線検出処理を施した後線分化処理したデータを円錐
   状ミラーの頂点像位置を中心に回転方向に座標変換し、
   線分の幾何学的特徴から対応付けを行う対応付け手段と
   、連続画像間の対応付けられた角度関係と上記移動ベク
   トルから距離情報を検出する距離情報検出手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の全方位観測装置。
4. （４）上記処理手段は、入力画像に対して輪郭線検出処
   理した画像の対象物体を含む円錐状ミラーの頂点像位置
   を中心とした扇状領域を特徴画像領域とし、円錐状ミラ
   ーの頂点像位置を中心に回転方向に相関演算を行い対応
   付けを行う対応付け手段と、対応付けられた角度関係と
   上記移動ベクトルから距離情報を検出する距離情報検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の全方位観
   測装置。
5. （５）上記処理手段は、入力画像に対して微分処理等の
   輪郭線検出処理を施した画像を上記円錐状ミラーの頂点
   像位置を中心に回転方向に座標変換し、各角度毎に画素
   数を計数する投影手段と、連続画像間での投影像の相関
   より対応付けを行なう対応付け手段と、対応付けにより
   抽出された移動に伴なう対象物体上の特徴点の移動軌跡
   と上記移動ベクトルから距離情報を検出する距離情報検
   出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の全方位
   観測装置。