JPH04181106A - Calibration device of position dimension measuring device - Google Patents

Calibration device of position dimension measuring device

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JPH04181106A
JPH04181106A JP30995690A JP30995690A JPH04181106A JP H04181106 A JPH04181106 A JP H04181106A JP 30995690 A JP30995690 A JP 30995690A JP 30995690 A JP30995690 A JP 30995690A JP H04181106 A JPH04181106 A JP H04181106A
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JP
Japan
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calibration
camera
measuring device
mark
absolute coordinate
Prior art date
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Pending
Application number
JP30995690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Suzuki
徹 鈴木
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04181106A publication Critical patent/JPH04181106A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To achieve a constantly accurate calibration by forming a plurality of figures in mutually different shapes and memorizing the pattern and then comparing figure shape on an image surface with the memorized shape pattern. CONSTITUTION:A picture signal of a surface of a plate for calibration 5 which is picked up by a camera 1 is A/D converted 7 and is memorized on a picture element surface of M columns X N rows of a frame memory part 8. Then, a binary processing part 9 reads out an image data of an extraction part 6a from the memory part 8, digitizes it, specifies each mark 6, and then sends it to a correlation operation part 11. The operation part 11 compares the picture element surfaces of m columns X n rows of numeric shape pattern with the picture element surface of M columns X N rows picked up by the camera 1 based on a binary data of numeric shape pattern which is memorized in a numeric shape pattern/numeric position memory 10 and then performs correlation processing and then outputs it to a parameter setting part 12 corresponding to a position of absolute coordinates system. Then, the setting part 12 sets parameters so that a position of the absolute coordinates system matches a position of absolute coordinates system which is memorized 10.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、撮像手段で被計測対象物を撮像して被計測
対象物の位置および寸法を計測する計測装置に適用され
、計測を行う前に撮像手段のキャリブレーションを正確
に行うことができる装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applied to a measuring device that measures the position and dimensions of an object to be measured by capturing an image of the object with an imaging means. The present invention relates to a device that can accurately calibrate an imaging means.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来において、2台のカメラを同一高さに並置して、こ
れら2台のカメラで被計測対象物をそれぞれ撮像して、
その視差から対象物の3次元位置、奥行き等の実寸を計
測する計測装置が知られている。こうした3次元計測は
各カメラの撮像結果と各カメラに固有のパラメータ、つ
まり焦点距離やカメラの取り付は位置等の値に基づき行
われる。
Conventionally, two cameras are placed side by side at the same height, and the two cameras take images of the object to be measured, respectively.
A measuring device is known that measures the three-dimensional position, depth, and other actual dimensions of an object from the parallax. Such three-dimensional measurement is performed based on the imaging results of each camera and parameters specific to each camera, such as focal length, camera mounting position, etc.

そこで3次元計測を正確に行うためには計測前に上記パ
ラメータの値を正確に求めるキャリブレーションを行う
必要がある。パラメータとしては例えば以下のようなも
のがある。
Therefore, in order to perform three-dimensional measurement accurately, it is necessary to perform calibration to accurately determine the values of the above parameters before measurement. Examples of parameters include the following.

■基準原点に対するカメラの据付位置。■Camera installation position relative to the reference origin.

■カメラ光軸の位置(カメラ光軸は必ずしも画像の中心
である保証はない)。
■Position of camera optical axis (camera optical axis is not guaranteed to be at the center of the image).

■カメラのレンズの収差係数。■Aberration coefficient of camera lens.

■カメラのレンズ焦点距離 こうしたパラメータは通常は計測装置を出荷する時点で
キャリブレーションされ、求めた値を装置のメモリに記
憶させておき、3次元計測の際に読み出され使用される
が、計測装置が現場に導入、設置されてからパラメータ
の値が変動することか多々ある。たとえばカメラに外力
が加わって取り付は位置かずれてしまう場合である。
■Camera lens focal length These parameters are normally calibrated when the measuring device is shipped, and the determined values are stored in the device's memory and read out and used during three-dimensional measurement. Parameter values often change after the equipment is introduced and installed at the site. For example, when an external force is applied to the camera, the camera may be mounted out of position.

そこで計測を行う前にカメラか取り付けられたままの状
態でキャリブレーションを行うべく、第5図(a)に示
すように同一図形(円形)のマークa、b、c・・・を
複数(9個)、規則的にプレート5上に配列し、これら
複数のマークが2台のカメラの視野内に入るようにプレ
ート5を検査台等に載置する。このとき各マーク個々の
絶対座標系における位置は予めわかっているので、カメ
ラで撮像した画像に顕われだマークの配列と予め記憶し
ておいたマークの配列パターンとの突き合わせを行い、
各マークのカメラの画像面上における位置と記憶してお
いた各マークの絶対座標位置とを対応させ、それらの位
置関係からキャリブレーションを行うようにしている。
Therefore, in order to calibrate the camera while it is still attached before taking measurements, multiple (9 The marks are regularly arranged on the plate 5, and the plate 5 is placed on an inspection table or the like so that the plurality of marks are within the field of view of the two cameras. At this time, since the position of each mark in the absolute coordinate system is known in advance, the arrangement of marks appearing in the image taken by the camera is compared with the mark arrangement pattern stored in advance.
The position of each mark on the image plane of the camera is associated with the stored absolute coordinate position of each mark, and calibration is performed based on the positional relationship between them.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記キャリブレーションが正確に行われるためには、各
マーク個々についてプレート面上のマーりと画像上に現
れたマークとが正確に対応している必要がある。すなわ
ち、同図(b)に示すようにプレート5をカメラで捕ら
えた場合のカメラの画像面14aのマークa′、b′、
c −−−−が、プレート5上のマークa、b、c・・
・(同図(a))に対応していれば問題はないものの、
カメラが配設される現場の照明条件に不良がある場合、
マークのセツティングに不良がある場合、プレート5の
設置の仕方に不良がある場合、カメラが正常な状態から
45度以上傾いている場合などはマークをすべて撮像で
きなかったりして上記対応づけが困難となり、たとえば
画像面14aのマークb′をプレート5上のマークaと
誤って認識してしまう虞がある。このため、カメラの画
像面14a上におけるマーク位置と記憶しておいたマー
クの絶対座標位置との正確な対応が得られず、不正確な
キャリプレーシランがなされる虞がある。
In order for the above-mentioned calibration to be performed accurately, it is necessary for each mark that the mark on the plate surface corresponds accurately to the mark appearing on the image. That is, when the plate 5 is captured by a camera, marks a', b', and
c ---- are marks a, b, c, etc. on plate 5.
・There is no problem if it corresponds to ((a) in the same figure), but
If there are poor lighting conditions at the site where the camera is installed,
If there is a problem with the mark setting, if there is a problem with the way the plate 5 is installed, or if the camera is tilted more than 45 degrees from its normal state, it may not be possible to image all the marks and the above correspondence may not be correct. For example, there is a risk that the mark b' on the image plane 14a may be mistakenly recognized as the mark a on the plate 5. For this reason, accurate correspondence between the mark position on the image plane 14a of the camera and the stored absolute coordinate position of the mark cannot be obtained, and there is a possibility that an inaccurate calibration run may be performed.

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、照
明条件の不良等の影響があったとしても常に正確なキャ
リブレーションを行うことができる装置を提供すること
をその目的としている。
The present invention has been made in view of these circumstances, and it is an object of the present invention to provide an apparatus that can always perform accurate calibration even under the influence of poor lighting conditions.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そこで、本発明では、撮像手段による被計測対象物の撮
像結果と前記撮像手段の配設位置を含むパラメータとに
基づき前記被計測対象物の位置および寸法を計測する位
置寸法計測装置による位置および寸法の計測前に前記パ
ラメータの値を求めるキャリブレーションを行う位置寸
法計測装置のキャリブレーション装置において、互いに
異なる形状の図形を5つ以上複数配列したキャリブレー
ション用プレートをこれら複数の図形が前記撮像手段の
視野内に入るように配設するとともに、前記複数の図形
それぞれの形状パターンと絶対座標系における絶対座標
位置を記憶する記憶手段と、前記キャリブレーション用
プレート面を撮像して得た画像に対して前記形状パター
ンの突き合わせを各図形ごとに行い、画像面における前
記複数の図形それぞれの座標位置を演算するとともに、
演算した画像面座標位置に対応する絶対座標位置を前記
記憶手段から読みだして画像面座標位置と絶対座標位置
との対応づけを各図形ごとに行う演算手段と、前記演算
手段によって対応づけられた複数組の画像面座標位置と
記憶絶対座標位置に基ついて前記パラメータの値を求め
る手段とを前記位置寸法計測装置に具えるようにしてい
る。
Therefore, in the present invention, the position and dimensions of the object to be measured are measured by a position and dimension measuring device that measures the position and dimensions of the object to be measured based on the imaging result of the object to be measured by the imaging means and the parameters including the arrangement position of the imaging means. In a calibration device for a positional and dimension measuring device that performs calibration to obtain the value of the parameter before measurement, a calibration plate in which five or more figures of mutually different shapes are arranged is arranged so that the plurality of figures are aligned with the image pickup means. a storage means disposed within the field of view and storing the shape pattern of each of the plurality of figures and the absolute coordinate position in the absolute coordinate system; and an image obtained by imaging the calibration plate surface. Matching the shape patterns for each figure, calculating the coordinate position of each of the plurality of figures on the image plane,
a calculation means for reading an absolute coordinate position corresponding to the calculated image plane coordinate position from the storage means and associating the image plane coordinate position and the absolute coordinate position for each figure; The position and dimension measuring device is provided with means for determining the values of the parameters based on a plurality of sets of image plane coordinate positions and stored absolute coordinate positions.

〔作用〕[Effect]

かかる構成によれば複数の図形の形状を互いに異なる形
状にしておき、これら複数の形状パターンを記憶してお
くようにしたので、画像面上の図形形状と記憶形状パタ
ーンとの突き合わせを行うことにより、各図形側々の画
像面上における位置が確実に求められる。このとき各図
形の絶対位置は記憶されているので、各図形の絶対位置
と画像面上の位置との対応か確実に行われる。このよう
に画像面上における位置と図形の絶対座標位置との対応
が各図形ごとに確実に得られるので、午ヤリブレーショ
ンが正確に行われる。
According to this configuration, the shapes of a plurality of figures are made different from each other, and these plurality of shape patterns are stored, so that by matching the figure shape on the image plane with the memory shape pattern, , the positions of the sides of each figure on the image plane can be reliably determined. At this time, since the absolute position of each figure is stored, the correspondence between the absolute position of each figure and the position on the image plane is ensured. In this way, the correspondence between the position on the image plane and the absolute coordinate position of the figure can be reliably obtained for each figure, so that the alignment is performed accurately.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明に係る位置計測装置のキャ
リブレーション装置の実施例を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a calibration device for a position measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の実施例装置の構成を示すものであり
、2台のCCDカメラ1.2を並置しており、これら2
台のカメラ1.2て同一の波計U1対象物を撮像して、
該被計測対象物の3次元位置計測および大きさ等の寸法
計測を行う。なお、このような3次元計測それ自体は本
願の趣旨とは直接関係ないので、それについての詳細な
説明は省略する。2台のCCDカメラ1.2による3次
元計測の処理前には各カメラ1.2のキャリブレーショ
ンが行われるか、各カメラ]、2で行われるキャリブレ
ーションの内容は同一であるので、以下カメラ1を代表
させて説明することにする。同図に示す3はかかるキャ
リブレーション処理を行うキャリブレーション処理部で
あり、この処理部は3次元計測を行う計測装置の一部に
組み入れられているものとする。キャリブレーション時
には検査台4の上に9個のマーク6・・か配列されたキ
ャリブレーション用のプレート5が位置決め、載置され
る。第2図に示すようにプレート5はたとえばガラス基
板であり、このガラス基板の上にはたとえばクロムを素
材とする円形のマーク6・・・か、それぞれその中心部
に数字1.2.31118.9を示す形状の抜き部6a
を残して蒸着されている。
FIG. 1 shows the configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention, in which two CCD cameras 1.2 are arranged side by side.
The camera 1.2 on the stand images the same wave meter U1 object,
The three-dimensional position and size of the object to be measured are measured. Note that such three-dimensional measurement itself is not directly related to the purpose of the present application, so detailed explanation thereof will be omitted. Before processing the three-dimensional measurement using the two CCD cameras 1.2, each camera 1.2 must be calibrated. I will explain using 1 as a representative example. Reference numeral 3 shown in the figure is a calibration processing section that performs such calibration processing, and this processing section is assumed to be incorporated into a part of a measuring device that performs three-dimensional measurement. During calibration, a calibration plate 5 on which nine marks 6 are arranged is positioned and placed on the inspection table 4. As shown in FIG. 2, the plate 5 is, for example, a glass substrate, and on the glass substrate there are circular marks 6 made of, for example, chrome, or numbers 1, 2, 31, 118, . Cutout 6a shaped like 9
is deposited leaving behind.

検査台4の配置、プレート5の位置決めの仕方はプレー
ト5面上の9個のマーク6・・・がすべてカメラ1.2
の視野内に入るようになされている。なお、検査台4、
プレート5はキャリブレーションが終了した°ら、取り
外すようにしてもよく、また計測時も引き続き設置した
ままにしておいてもよい。この場合は被計測対象物の計
測の障害にならないように被計測対象物の背後に設置し
ておけばよい。
The arrangement of the inspection table 4 and the positioning of the plate 5 are such that the nine marks 6 on the surface of the plate 5 are all connected to the camera 1.2.
It is designed to be within the field of view. In addition, the examination table 4,
The plate 5 may be removed after calibration is completed, or may be left in place during measurement. In this case, it may be installed behind the object to be measured so as not to interfere with the measurement of the object to be measured.

第4図はカメラ1によってマーク6、被計測対数物を含
む観測対象物16を捕らえたときの各座標系の幾何学的
関係を示す。すなわち、座標系X−y−zは理想ピンホ
ール・カメラを想定した場合の光軸15の焦点を原点と
するカメラ座標系であり、2台のカメラl、2が並置さ
れた方向をX方向とし、高さ方向を2方向としている。
FIG. 4 shows the geometric relationship of each coordinate system when the mark 6 and the observation object 16 including the measured logarithmic object are captured by the camera 1. In other words, the coordinate system X-y-z is a camera coordinate system whose origin is the focal point of the optical axis 15 when an ideal pinhole camera is assumed, and the direction in which the two cameras l and 2 are juxtaposed is the X direction. The height direction is defined as two directions.

座標系xW−yW−2,は適当な基準位置を原点とする
地上での絶対座標系、座標系X−Yはカメラ】のイメー
ジ面14 (CCD素子)の2次元位置を示す座標系で
ある。
The coordinate system xW-yW-2 is an absolute coordinate system on the ground with its origin at an appropriate reference position, and the coordinate system X-Y is a coordinate system indicating the two-dimensional position of the image plane 14 (CCD element) of the camera. .

カメラ座標系における位置(x、y、z)(絶対座標系
では(X −、Yv 、Zv )となる)に存在する観
測対象物16を観測したときに、観測対象物16がカメ
ラ1のイメージ面14上で座標位置(Xu、Y、)に現
れたとすると、理想ピンホール・カメラでは焦点距離を
fとして次式の関係が成り立つ。
When observing the observation object 16 existing at the position (x, y, z) in the camera coordinate system ((X -, Yv, Zv) in the absolute coordinate system), the observation object 16 is the image of the camera 1. Assuming that it appears at the coordinate position (Xu, Y,) on the surface 14, in an ideal pinhole camera, the following relationship holds true, where f is the focal length.

Xu−fx/z Y、−fy/z     −(1) この(1)式によってカメラ座標系における位置(x、
y、z)が求まれば次式の座標変換によって、絶対座標
系における位置(x= 、y、 、Zv )・・・ (
2) ここで、r、(i−1〜9)はカメラ座標系が絶対座標
系に対して持つヨー、ピッチ、ロール角で決まる回転マ
トリクスであり、具体的にはカメラ1の取り付は位置を
意味する。T、 、T、 、T。
Xu-fx/z Y, -fy/z -(1) Using this equation (1), the position (x,
Once y, z) are determined, the position in the absolute coordinate system (x= , y, , Zv )... (
2) Here, r, (i-1 to 9) is a rotation matrix determined by the yaw, pitch, and roll angles that the camera coordinate system has with respect to the absolute coordinate system, and specifically, the mounting of camera 1 is determined by the position means. T, ,T, ,T.

は両者の平行移動針を調整するベクトルである。is a vector that adjusts both translation needles.

さて、カメラ1の撮像結果として実際に得られるデータ
はイメージ面14上での位置(x、 、y、)ではなく
て、量子化された後述するフレームメモリ上の位置であ
る。このフレームメモリによって得られる位置を(X+
−Yl)とする。(X。、Y。)と(XISYr)とは
一対一に対応するが、両者の間には何からのスケール・
ファクタが存在する。ここで問題となるのはイメージ面
14の原点は必ずしも光軸15と一致しないこと、およ
びカメラ1のレンズ1aには収差があって(Xu。
Now, the data actually obtained as a result of imaging by the camera 1 is not a position (x, , y,) on the image plane 14, but a quantized position on a frame memory, which will be described later. The position obtained by this frame memory is (X+
-Yl). (X., Y.) and (XISYr) have a one-to-one correspondence, but what is the scale and difference between them?
A factor exists. The problem here is that the origin of the image plane 14 does not necessarily coincide with the optical axis 15, and the lens 1a of the camera 1 has aberrations (Xu).

Y、)と(X+、Yl)とは単純な比例関係とはならな
いことである。これらを補正するためのパラメータを求
めないと正しい計測が行えない。このパラメータと上記
(1)、(2)式にあるパラメータを求めることでキャ
リブレーション、つまりフレームメモリ上の位置(X、
、Yl)と絶対座標系における位置(X w % yv
−、Z v )との対応関係を求めることかできる。こ
の実施例ではマーク6の絶対座標系における位置を既知
であるものとして記憶しておき、この記憶された位置と
マーク6をカメラ1て捕らえたときにフレームメモリ上
で得られる位置とに基づき上記各パラメータを求めるキ
ャリブレーションを行う。なお、マーク6の数としては
最低5つあれば一応各パラメータを求めることができる
が、実施例では精度を向上させるためにこれを9個とし
ている。なお、マーク6が配列されたプレート5面をx
、−y、、−2、座標系のz v = 0面とすれば上
記パラメータを求める計算が容易になる。
Y, ) and (X+, Yl) do not have a simple proportional relationship. Correct measurements cannot be made unless parameters are found to correct these. By determining this parameter and the parameters in equations (1) and (2) above, calibration is performed, that is, the position (X,
, Yl) and the position in the absolute coordinate system (X w % yv
−, Z v ). In this embodiment, the position of the mark 6 in the absolute coordinate system is stored as known, and the above is based on the stored position and the position obtained on the frame memory when the mark 6 is captured by the camera 1. Perform calibration to determine each parameter. It should be noted that each parameter can be determined if there are at least five marks 6, but in this embodiment, the number is nine in order to improve accuracy. Note that the 5th side of the plate on which the marks 6 are arranged is x
, -y, , -2, and the z v = 0 plane of the coordinate system facilitates calculation to obtain the above parameters.

以下、キャリブレーション処理の手順について説明する
The procedure of the calibration process will be explained below.

第1図に示すようにカメラ1て走査、撮像されたプレー
ト5面の画信号はキャリブレーション処理部のA/D変
換部7に加えられ、画像データとして出力される。フレ
ームメモリ部8はこの画像データを取り込んでM行×N
列の画素面にプレート5面の画像を記憶する。このM行
×N列の画素面は2″階調の1画素を1単位としている
。よってM行xN列の画素面の適宜箇所には撮像したマ
ーク6が所定の階調を以て現れることになる。−方、数
字形状パターン・数字位置メモリ10には数字1.2.
3、・・・、9の形状を示す形状パターンが各数字をア
ドレスとして設定記憶されている。
As shown in FIG. 1, the image signal of the surface of the plate 5 scanned and imaged by the camera 1 is applied to the A/D conversion section 7 of the calibration processing section and output as image data. The frame memory section 8 takes in this image data and
Images of five surfaces of the plate are stored on the pixel plane of the column. This pixel surface of M rows and N columns has one pixel of 2'' gradation as one unit.Therefore, the imaged mark 6 will appear with a predetermined gradation at an appropriate location on the pixel surface of M rows and N columns. .- side, the number shape pattern/number position memory 10 has numbers 1, 2, .
Shape patterns representing the shapes of 3, . . . , 9 are set and stored using each number as an address.

これら数字1.2.3、・・・、9の形状パターンは、
それぞれm行×n列の画素面に数字の形状部分が論理“
1°、それ以外の背景部分が論理“0°という具合に2
値化データとして記憶されている。
The shape pattern of these numbers 1, 2, 3, ..., 9 is
Each pixel surface has m rows and n columns, and the number shape part is a logical “
1°, and the other background parts are logic “0°” and so on, 2
It is stored as digitized data.

これに加えて、マーク6・・・のX *  ”f w 
 Z w絶対座標系における位置が、数字1を抜き部と
するマーク位置はP、  (xwl、y、l)、数字2
を抜き部とするマーク位置はP2  (xw2、y92
)、・・・という具合に(z v = 0とする)、各
数字をアドレスとして記憶されている。2値化処理部9
はフレームメモリ部8の画像データから抜き部6aのみ
を取り出すために設けられたものであり、フレームメモ
リ部8の2″階調の画像データを論理“1”、“0゛の
2値画像データに変換するとともにプロブ解析を行って
、個々のマークの特定を行う。
In addition to this, mark 6...X * "f w
The position of the mark in the Z w absolute coordinate system is P, (xwl, y, l), number 2
The mark position where is the punched part is P2 (xw2, y92
), . . . (assuming z v = 0), each number is stored as an address. Binarization processing section 9
is provided to extract only the extracted portion 6a from the image data in the frame memory section 8, and converts the 2'' gradation image data in the frame memory section 8 into binary image data of logical "1" and "0". At the same time as converting the mark to

この結果得られた個々のマークの2値画像データは相関
演算部11に加えられる。一方、数字形状パターン・数
字位置メモリ部10の数字形状パターンの2値化データ
も相関演算部11に加えられる。相関演算部11ではカ
メラ1で撮像したM行XN列の画素面に対して数字形状
パターンのm行xn列の画素面を突き合わせて、相関を
とる処理を実行する。この相関処理は数字1から順に数
字2.3・・・と順に行う。数字1についていうと、数
字1を示すm行×n列の画素面をカメラ1で撮像したM
行xN列の画素面の左上部に突き合わせ、この位置から
m行xn列の画素面を順次1画素づつずらし走査してい
き、順次相関係数を求めていく。全ての相関係数が求ま
ったならば、これら求まった相関係数のうち最大のもの
をマツチング点とする。このマツチングか得られたカメ
ラ1の画素面上の位置か数字1の抜き部6aの撮像位置
となり、数字1を示すマツチング位置P−+(X++、
Y、、)が求められる。このときメモリ10から数字1
に対応する絶対座標系位置P1が読み出され、P−、と
Plとが対応づけられてパラメータ設定部12に出力さ
れる。以下同様にして数字2.3・・・を示すマツチン
グ位置P−2(Xr2、Y、2)、P−i(Xr3、Y
、3)・・・が求められ、これらは絶対座標系位置P2
、P3・・・と対応づけられてパラメータ設定部12に
出力される。
The resulting binary image data of each mark is applied to the correlation calculation section 11. On the other hand, the binary data of the number shape pattern in the number shape pattern/number position memory section 10 is also added to the correlation calculation section 11. The correlation calculation unit 11 performs a process of comparing the pixel surface of the M rows and XN columns of the numerical shape pattern with the pixel surface of the M rows and XN columns captured by the camera 1 to obtain a correlation. This correlation process is performed in order from number 1 to number 2, 3, and so on. Regarding the number 1, the image of the pixel surface of m rows x n columns indicating the number 1 is M
It is matched against the upper left of the pixel plane of rows and columns of N, and from this position, the pixel plane of m rows and columns of n is sequentially shifted and scanned one pixel at a time, and correlation coefficients are sequentially determined. Once all the correlation coefficients have been determined, the largest correlation coefficient among these determined correlation coefficients is determined as a matching point. The position on the pixel surface of the camera 1 obtained by this matching becomes the imaging position of the cutout 6a of the number 1, and the matching position P-+(X++,
Y, , ) is obtained. At this time, number 1 from memory 10
The absolute coordinate system position P1 corresponding to is read out, and P- and Pl are associated with each other and output to the parameter setting section 12. Similarly, matching positions P-2 (Xr2, Y, 2) and P-i (Xr3, Y
, 3)... are obtained, and these are the absolute coordinate system position P2
, P3 . . . and output to the parameter setting unit 12.

パラメータ設定部12では相関演算部11で求めた位置
P −+ 、P −2・・・とメモリ10に記憶されて
いる位置P 1、P 2・・・とが数字1.2・・・ご
とに対応しており、位置P−,、p−2・・・からパラ
メータを用いて(1)、(2)式の演算によって得られ
る絶対座標系における位置が、記憶された絶対座標系に
おける位置P1、P2・・・と一致するようにパラメー
タ(r + 〜r 9 、T t 〜T * 、fおよ
びレンズの収差係数)の値を設定する処理を行う。なお
、パラメータを求める手法そのものは公知であり、本願
の趣旨とは直接関係ないので、詳細な説明は省略する。
In the parameter setting unit 12, the positions P −+ , P −2 . . . obtained by the correlation calculation unit 11 and the positions P 1 , P 2 . The position in the absolute coordinate system obtained by calculating equations (1) and (2) using parameters from positions P-, p-2, etc. corresponds to the position in the stored absolute coordinate system. Processing is performed to set the values of parameters (r + -r 9 , T t -T*, f, and lens aberration coefficient) so as to match P1, P2, . . . . Note that the method of determining the parameters itself is well known and is not directly related to the purpose of the present application, so a detailed explanation will be omitted.

なお、もう1台のカメラ2についても同様なキャリブレ
ーションか行われることになる。
Note that similar calibration will be performed for the other camera 2 as well.

なお、実施例ではキャリブレーション用のマーク6とし
ては9個用意したが、たとえば20〜30個とよく多く
のマーク6を用意してこれらの位置データを得れば、よ
りキャリブレーションの精度を向上させることができる
In the embodiment, nine marks 6 were prepared for calibration, but if a large number of marks 6, for example 20 to 30, are prepared and their position data obtained, the accuracy of calibration can be further improved. can be done.

なお、また実施例では2台のカメラで3次元計測を行う
場合を想定したが、もちろんキャリブレーションそのも
のは各カメラについて行われるものであるから、1台の
カメラによって2次元計測を行う場合においてこの1台
のカメラのキャリブレーションに適用する実施も可能で
あり、また3台以上のカメラによって計測を行う場合に
おいてこれら3台以上のカメラそれぞれのキャリブレー
ションに適用する実施も可能である。
In addition, in the example, it was assumed that 3D measurement was performed using two cameras, but of course the calibration itself is performed for each camera, so this example is not applicable when performing 2D measurement using one camera. It is possible to apply this method to the calibration of one camera, and when measurements are performed using three or more cameras, it is also possible to apply the method to the calibration of each of these three or more cameras.

なお、実施例では複数のマーク6それぞれの中に互いに
異なる数字1.2・・・を形成するようにしているが、
第3図(a)に示すようにマーク6′の中に異なるアル
ファベラASB・・・の抜き部6′aを形成する実施も
可能であり、また同図(b)に示すようにマーク6゛−
の中に円形の抜き部6−aをそれぞれ異なる数、配置で
形成する実施もまた可能である。要は、抜き部の形状と
しては他のマークと識別することができる形状であれば
よい。さらに、各マークをバーコードの違いによって識
別することが考えられる。
In the embodiment, different numbers 1, 2, etc. are formed in each of the plurality of marks 6, but
As shown in FIG. 3(a), it is also possible to form a cutout 6'a of a different Alphabella ASB in the mark 6', and as shown in FIG. 3(b), the mark 6゛-
It is also possible to form circular cutouts 6-a in a different number and arrangement. In short, the shape of the punched portion may be any shape as long as it can be distinguished from other marks. Furthermore, it is conceivable to identify each mark by a different barcode.

また、実施例では円形のマーク6の中にマーク識別のた
めの抜き部を形成するようにしているが、要はマークが
他のマークと形状において識別できればよいのでマーク
それ自体を他のマークと識別可能な互いに異なる形状に
する実施も可能である。
In addition, in the embodiment, a cutout for mark identification is formed in the circular mark 6, but the point is that the mark only needs to be distinguishable from other marks in shape, so the mark itself cannot be distinguished from other marks. It is also possible to implement different shapes that are distinguishable from each other.

たとえば、マークの形状自体を数字1.2・・・の形状
とする実施が考えられる。
For example, it is conceivable that the shape of the mark itself is the shape of the numbers 1, 2, . . . .

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、照明条件の不良等
の影響があったとしても複数のマークそれぞれを確実に
特定できる。このため常に正確なキャリブレーションを
行うことかできるようになり、位置計測装置により常に
正確な計測結果が得られ、装置の信頼性が大幅に向上す
る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, each of a plurality of marks can be reliably identified even if there is an influence such as poor lighting conditions. Therefore, accurate calibration can always be performed, and the position measuring device can always provide accurate measurement results, greatly improving the reliability of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る位置計測装置のキャリブレーショ
ン装置の実施例の構成を示すブロック図、第2図は第1
図に示すキャリブレーション用プレート面に配列された
マークを示す拡大図、第3図(a)、(b)は他の実施
例を示す図で、キャリブレーション用プレート面に配列
されるマークを例示した図、第4図は本発明に適用され
る原理を説明する図で、カメラ座標系を中心とする各座
標系の幾何学的関係を示す図、第5図はそれぞれプレー
ト面上のマークの配列の様子とカメラで捕らえたマーク
の配列とを比較するために用いた図である。 1.2・・・CCDカメラ、3・・・キャリブレーショ
ン処理部、5・・・キャリブレーション用プレート、6
.6″、6−−−−−7−り、6a、6a−16,l″
・・・抜き部。 第2図 へ 第3図(0) 第3図(b)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a calibration device for a position measuring device according to the present invention, and FIG.
An enlarged view showing marks arranged on the surface of the calibration plate shown in the figure, FIGS. 3(a) and 3(b) are views showing other embodiments, and illustrate marks arranged on the surface of the calibration plate. Figure 4 is a diagram explaining the principle applied to the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the geometric relationship of each coordinate system centered on the camera coordinate system, and Figure 5 is a diagram explaining the principle applied to the present invention. FIG. 3 is a diagram used to compare the state of the arrangement and the arrangement of marks captured by a camera. 1.2... CCD camera, 3... Calibration processing section, 5... Calibration plate, 6
.. 6″, 6----7-ri, 6a, 6a-16, l″
...Extraction part. To figure 2 figure 3 (0) figure 3 (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】  撮像手段による被計測対象物の撮像結果と前記撮像手
段の配設位置を含むパラメータとに基づき前記被計測対
象物の位置および寸法を計測する位置寸法計測装置によ
る位置および寸法の計測前に前記パラメータの値を求め
るキャリブレーションを行う位置計測装置のキャリブレ
ーション装置において、 互いに異なる形状の図形を5つ以上複数配列したキャリ
ブレーション用プレートをこれら複数の図形が前記撮像
手段の視野内に入るように配設するとともに、 前記複数の図形それぞれの形状パターンと絶対座標系に
おける絶対座標位置を記憶する記憶手段と、 前記キャリブレーション用プレート面を撮像して得た画
像に対して前記形状パターンの突き合わせを各図形ごと
に行い、画像面における前記複数の図形それぞれの座標
位置を演算するとともに、演算した画像面座標位置に対
応する絶対座標位置を前記記憶手段から読みだして画像
面座標位置と絶対座標位置との対応づけを各図形ごとに
行う演算手段と、 前記演算手段によって対応づけられた複数組の画像面座
標位置と記憶絶対座標位置に基づいて前記パラメータの
値を求める手段とを前記位置寸法計測装置に具えるよう
にした位置寸法計測装置のキャリブレーション装置。
[Claims] Position and dimensions by a position and dimension measuring device that measures the position and dimensions of the object to be measured based on the imaging result of the object by the imaging means and parameters including the arrangement position of the imaging means. In a calibration device for a position measuring device that performs calibration to obtain the value of the parameter before measurement, a calibration plate in which five or more figures of mutually different shapes are arranged is arranged so that the plurality of figures are in the field of view of the imaging means. storage means for storing the shape pattern of each of the plurality of figures and the absolute coordinate position in the absolute coordinate system; The shape patterns are matched for each figure, the coordinate positions of each of the plurality of figures on the image plane are calculated, and the absolute coordinate positions corresponding to the calculated image plane coordinate positions are read out from the storage means and the image plane coordinates are calculated. a calculation means for associating a position with an absolute coordinate position for each figure; a means for determining the value of the parameter based on a plurality of sets of image plane coordinate positions and stored absolute coordinate positions associated by the calculation means; A calibration device for a positional dimension measuring device, wherein the positional dimension measuring device is provided with:
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