JPH03249508A - 三次元形状認識装置 - Google Patents

三次元形状認識装置

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JPH03249508A
JPH03249508A JP4581590A JP4581590A JPH03249508A JP H03249508 A JPH03249508 A JP H03249508A JP 4581590 A JP4581590 A JP 4581590A JP 4581590 A JP4581590 A JP 4581590A JP H03249508 A JPH03249508 A JP H03249508A
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JP
Japan
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image
saturated
peak
real
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JP4581590A
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English (en)
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Kensuke Ide
健介 井手
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は三次元形状認識装置に関し、特に非接触式のも
のに適用して有用なものである。
〈従来の技術〉 工作機械の分野において、倣い加工や衝突を防止する用
途で、三次元形状を認識する必要が生じろ場合がある。
非接触の三次元認識の一手法として、光切断法がある。
これは、スリット光が測定対象物に当たり、乱反射した
像より、測定対象物の座標を求めろものである。
この光切断法による従来の三次元形状認識装置を第6図
に示す。同図に示すようにテーブル1上に載置した測定
対象物2には、スリット光発生il!3からスリット光
4が照射される。カメラ例えばCODカメラ5は、スリ
ット光照射により形成された光学像を撮影する。
このカメラ5で撮影された画像に対応した画像データは
画像取り込み器6で取り込まれ、画像データを座標演算
M7で演算することにより測定対象物2の形状を認識し
ている。スリット光4は測定対象物2とy軸方向に相対
移動する。
第7図(a)は第6図の平面図、第7図(′b)は第6
図の正面図であり、スリット光4と平行な面をz −x
平面にとり、スリット光4とカメラ5の光軸とがなす角
度をθとし、光軸をy−2平面にとっている。
ここで、座標演算!l#7による座標の算出演算を、第
8図(a) (bl (c)を参照して説明する。なお
第8図(C)はカメラ5で撮影した画像内の座標を示す
スリット光4はZ −X平面に対し平行であるから、ス
リット光の式は y=Q               ・・・(1)物
対距離りでのレンズの拡大率をMとするとy −z平面
における視角の式は、画像内座標をaとすれば L(至)θ−Ma癲θ   LMα ”=Lm−θ+Maahbθ”Lmθ+Macwθ  
=°(3)スリット光の切断縁の2座標は式(1)から
Ma Z  L幽θ+Ma慟θ         ・・・(4
)同じくX座標は、画像内座標をβとすればL−・(ト
)θβ 8=f LMa億4 −(L−))・I LJa+θ+Macstrθ   f Ma(2)θ ” (ILmtl+Macsbe”β    −(5)
式!41. (5)よ抄2座標及びX座標が算出される
測定対象物全体にこの演算を行うことにより、形状が認
識できる。
〈発明が解決しようとする課題〉 上述したように光切断法による三次元形状tV識装置で
は、スリット光4が測定対象物2に当って乱反射した光
をカメラ5が受光し、その像より測定対象物2の座標を
求めるのであるが、測定対象物の素材、形状によっては
実像以外に虚像が発生することがある。
更に評言すると、測定対象物2が第3図に示すような形
状で、しかも素材が石膏、プラスチック等のように表面
が光沢のあまりないものである場合、スリット光4の直
接の照射による測定対象物2上の軌跡(以下、実像Iと
称す)の他に、この実像工が形成されている平面2aに
対して急傾斜した面である平面2bに、実像■の鏡像(
す下虚像■と称す)が形成されてしまう。かかる虚像■
が発生した場合、カメラ5に取り込まれる画像(z −
x平面)は、第4図に示すように実像Iと虚像■が混在
する画像となり、X軸上の1つの座標に対してZ軸上の
座標が2つ存在する場合がある。
ところが、従来技術においては、実像■と虚像■とを区
別することが不可能であるため、虚像■が発生した場合
には、誤った形状認識をしてしまう場合がある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、虚像が形成されても、
測定対象物の形状を正確に認識することができろ三次元
形状vgm装置を提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、 スリット光発生器から測定対象物にスリット光を照射す
るとともに前記スリット光発生器をスリット光と平行な
面に対し交差する方向に移動させる一方、スリット光を
照射することにより測定対象物に形成された像をカメラ
で撮影するとともにこのカメラで取り込んだ画像データ
に基づき測定対象物の三次元形状をvg識するようにな
っている三次元形状認識装筺において、 カメラの出力から画像データを取り込む画像取り込み器
と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬1こピーク
値を輻で除してなる評価値を算出するピーク値/輻演算
話と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬に飽和して
いるか否か、及び飽和部分の幅を判別する光強度飽和判
別器と、前記ピーク値/幅演算器の演算結果と光強度飽
和判別器の判別結果から、分布の山が全て飽和している
場合は飽和部分の幅の広い山を実像と判断する一方、飽
和部分の幅の狭い山を虚像と判断し、分布の山が1つ残
して飽和していない場合は飽和している山を実像と判断
する一方飽和していない山を虚像と判断し、分布の山が
全て飽和していない場合は評価値の大きい山を実像と判
断する一方、評価値の小さい山を虚像と判断する実像・
虚像判別器と、 取り込まれた画像データのうち、実像に対応した画像デ
ータを基に、測定対象物の形状を認識する座標演算器と を有することを特徴とする。
用〉 第4図におけるカメラに取り込まれたZ −Xく作 平面での画像を良く見ると、実像工は細く輝度の高い鮮
明な像であるが、虚像■はこれより幅広で輝度も低いぼ
けた像である。
そして、第4図のカメラ像に関してR−R’断面で、つ
まりスリット光の長手方向Xに直交する方向R−R’に
治って、光強度分布を見ろと、第5図(a) (bl 
[c)に示すように、実像工と虚像■はそれぞれ分布の
山になっているが、通常は第5図(alの如く実像Iに
対応する山の方が虚像■の方よりも、ピーク値P、が大
きく(P、>P2)且っ輻W1が狭い(W、<W2)。
つまり、分布の山は単に高いだけでなく急峻である。
従って、基本的には光強度分布の中旬にピーク値Pを幅
Wで除した値P/Wを算出すれば、急峻さを評価するこ
とができ、像がR−R’力方向複数存在していても、評
価値P/Wの大きい方が確実に実像であると判断するこ
とができる。
しかし、スリット光が強い場合、カメラあろいは画像取
り込み蕾のダイナミックレンジによっては、第5 T/
IA(bl 、 (C1に示すように分布の山が飽和す
ることがあり、実像に対応する山の方が幅広になること
があり、上述の評価値P/Wの比較だけでは誤判別の恐
れがある。
しかし、第5図(bl、(c)を良く見ると、第5図(
blの如く2つの山のうち一方だけが飽和している場合
は飽和している方の山が実像Iであり、第5図(e)の
如く全ての山が飽和している場合は飽和部分の幅Wsl
が大きい(W、 >Wsa)山が実像工であることが判
る。
従って、評価値P/Wに加え、分布の山が飽和している
か否かを判別し、且つ飽和部分の幅W8を算出すれば、
実像か虚像かを判断することができる。
本発明は上述の知見に基づくものであり、ピーク値/幅
演算器で算出した評価値及び光強度飽和判別器の結果か
ら実像・虚像判別器が実像か否かを判別し、座標演算器
に実像に対応した画像データを演算させる。
施 例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
なお、従来技術と同一部分には同一符号を付し、重複す
る説明を省略する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック線図である。
同図に示すように、ピーク値7幅演算器8は画像取り込
み器6に取り込まれた画像データに基づき、光強度分布
の山の高さと急峻さを評価するものである。即ち、第5
図に示したようなR−R’力方向沿う光強度分布を画像
データからX軸上の座標点毎に求め、各座標点での光強
度分布につき山を検出し、冬山のピーク値Pと幅Wを求
め、P/Wなる評価値を算出する。
本実施例では幅Wを、第2図(alに示すようにピーク
値の半値幅としており、各中旬にP/2以上の光強度を
持つ画素がX軸方向に連続している数をカウントするこ
とにより求めている。
光強度飽和判別器10は第5図のR−R’方く実 向の光強度分布から、分布の中旬に飽和しているか否か
を判別し、飽和している場合は第2図(′b)に示すそ
の飽和部分の輻W、を、飽和した光強度を持つ画素がX
軸方向に連続している数をカウントすることにより求め
ている。
実像・虚像判別器9は基本的には、ピーク値7幅演算w
j8の演算結果から、X軸上の座標点毎に、評価値P/
Wどうしを比較して最も大きな評価値P/Wを持つ像を
実像Iと判断し、他を虚像■と判断してその判別結果を
座標演算器7に与える。但し、光強度分布に山が1つし
かない場合は評ffI値P/Wを比較することができな
いが、このような場合は虚像が生じていないので、実像
と判断している。
但し、実像・虚像判別器9は、光強度飽和判別N10か
ら飽和しているとの結果が出された場合は、1つを残し
て他の山が飽和していないときは飽和している像を実像
■と判断し、他を虚像■と判断し、更に全ての山が飽和
しているときは飽和部分の幅が広い(W )像を実像■
と判断し、他(W、□)を虚像■と判断して、その判別
結果を座標演算器7に与えろ。
座標演算器7は実像・虚像判別器9からの判別結果に基
づき、画像データのうちX軸上の座標点毎に虚像と判断
されたものを捨て、実像と判断されたものを用い、所定
の演算を行って形状を認識する。
上述した実施例では幅Wとしてピーク値Pの1%Bで切
った半値幅を用いるようにしたが、これに限らずピーク
値Pの40%、あるいは80%など適宜なレベルで幅を
求めてもかまわない。
更に言えば、実像Iと虚像■とば前述の如(分布の山の
高さと急峻さで判別できるので、幅の代りに、各中旬に
分散を求めたり、あるいは山の傾斜例えばピーク値Pの
捧の高さでの微分値を求めることにより、評価すること
も可能である。
〈発明の効果〉 本発明によれば、光強度分布の冬山のピーク値と輻並び
に飽和部分の輻に基づいて実像と虚像を判別するように
したので、正確な三次元形状の認識を行う乙とができる
【図面の簡単な説明】
第1図1ま本発明の一実施例を示すブロック線図、第2
図は評価値算出の一例及び飽和幅を示す説明図、第3図
は虚像が発生した場合の測定対象物の一例を示す説明図
、第4図はこの場合のカメラの画像を示す図、第5図は
実像と虚像の判別原理を説明するための光強度分布を示
す図、第6図は従来技術に係る三次元形状認識装置を示
す説明図、第7図は座標のと9方を示す説明図、第8図
は三次元座標計算の原理を示す説明図である。 図面中、2は測定対象物、3はスリット光発生話、4ば
スリット光、51よりメラ、6は画像取り込み器、7ば
座標演算器、8はピーク値/輻演算蕾、9は実像・虚像
判別器、10は光強度飽和判別器である。 三菱重工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 スリット光発生器から測定対象物にスリット光を照射す
    るとともに前記スリット光発生器をスリット光と平行な
    面に対し交差する方向に移動させる一方、スリット光を
    照射することにより測定対象物に形成された像をカメラ
    で撮影するとともにこのカメラから取り込んだ画像デー
    タに基づき測定対象物の三次元形状を認識するようにな
    っている三次元形状認識装置において、カメラの出力か
    ら画像データを取り込む画像取り込み器と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
    る方向に沿う光強度分布を基に、分布の山毎にピーク値
    を幅で除してなる評価値を算出するピーク値/幅演算器
    と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
    る方向に沿う光強度分布を基に、分布の山毎に飽和して
    いるか否か、及び飽和部分の幅を判別する光強度飽和判
    別器と、 前記ピーク値/幅演算器の演算結果と光強度飽和判別器
    の判別結果から、分布の山が全て飽和している場合は飽
    和部分の幅の広い山を実像と判断する一方、飽和部分の
    幅の狭い山を虚像と判断し、分布の山が1つ残して飽和
    していない場合は飽和している山を実像と判断する一方
    飽和してない山を虚像と判断し、分布の山が全て飽和し
    ていない場合は評価値の大きい山を実像と判断する一方
    、評価値の小さい山を虚像と判断する実像・虚像判別器
    と、 取り込まれた画像データのうち、実像に対応した画像デ
    ータを基に、測定対象物の形状を認識する座標演算器と を有することを特徴とする三次元形状認識装置。
JP4581590A 1990-02-28 1990-02-28 三次元形状認識装置 Pending JPH03249508A (ja)

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