JPH0489510A - 段差形状検出装置 - Google Patents
段差形状検出装置Info
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- JPH0489510A JPH0489510A JP2204907A JP20490790A JPH0489510A JP H0489510 A JPH0489510 A JP H0489510A JP 2204907 A JP2204907 A JP 2204907A JP 20490790 A JP20490790 A JP 20490790A JP H0489510 A JPH0489510 A JP H0489510A
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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
本発明は三次元空間における対象物体の段差形状を検出
する段差形状検出装置に関するものである。
する段差形状検出装置に関するものである。
従来の技術
三次元形状（段差形状）の計測、認識のため過去いくつ
かの装置が提案されてきた。
かの装置が提案されてきた。
例えば第７図に示す従来例は、ビデオカメラ６０１と投
光ヘッド６０２を用いて対象物体６０４上の点ｐの高さ
ｈを検出するものである。ビデオカメラ６０１と投光ヘ
ッド６０２は連結軸６０３にて固定の位置関係にある。
光ヘッド６０２を用いて対象物体６０４上の点ｐの高さ
ｈを検出するものである。ビデオカメラ６０１と投光ヘ
ッド６０２は連結軸６０３にて固定の位置関係にある。
この場合、三角測量の原理を用いて、図のＨは式（１）
で示される。Ｈと角度αを用いてＸを算出したものを式
（２）へ示す。
で示される。Ｈと角度αを用いてＸを算出したものを式
（２）へ示す。
Ｈ：Ｃｏｔａ ＋ｃｏｔβ
−°−°−＋１１ｈ”Ｚ ｄ＝Ｚ＝ｓｉｎα（ｃ
ｏｔａ＋ｃｏｔβ）９０°“°°叩さらに、Ｘと角度γ
より６０１と６０４間の距離ｄを算出した結果が式（３
）である。６０４と基準平面６０５との距離を特とする
請求める高さｈは式（４）で示される。すなわちｈは、
図のα、βおよびして表現できる。したがって対象物体
６０４の段差形状は、前記りが周囲画素に比較して一定
値以上の差をもつことにより検出できる。
−°−°−＋１１ｈ”Ｚ ｄ＝Ｚ＝ｓｉｎα（ｃ
ｏｔａ＋ｃｏｔβ）９０°“°°叩さらに、Ｘと角度γ
より６０１と６０４間の距離ｄを算出した結果が式（３
）である。６０４と基準平面６０５との距離を特とする
請求める高さｈは式（４）で示される。すなわちｈは、
図のα、βおよびして表現できる。したがって対象物体
６０４の段差形状は、前記りが周囲画素に比較して一定
値以上の差をもつことにより検出できる。
発明が解決しようとする課題
しかし上記従来例では、式（４）に示すように、算出式
は三角関数を含み複雑になり、しかもビデオカメラの入
力画面上の全画素に対し高さｈを算出しなければならな
いため、膨大な演算量となる。
は三角関数を含み複雑になり、しかもビデオカメラの入
力画面上の全画素に対し高さｈを算出しなければならな
いため、膨大な演算量となる。
さらに、ｈ（ｚ又はｈ＜ｄとなり、ｄの精度に比しｈの
精度は格段に悪くなる。また、ｄの精度は、Ｌの長さに
影響を受ける。一般に、Ｌか長ければ、比例してｄの精
度も向上する。すなわち、ｈの精度を確保するためには
、カメラと投光ヘッドの固定治具を大規模で精度の高い
ものにする必要か生じる。
精度は格段に悪くなる。また、ｄの精度は、Ｌの長さに
影響を受ける。一般に、Ｌか長ければ、比例してｄの精
度も向上する。すなわち、ｈの精度を確保するためには
、カメラと投光ヘッドの固定治具を大規模で精度の高い
ものにする必要か生じる。
課題を解決するための手段
本願の第１発明は、対象物体の位置の基準となる基準面
と、この基準面に対して所定位置にあるときの対象物体
と対象物体が所定位置にないときの基準面とを夫々撮像
する撮像手段と、この撮像手段の撮像方向に対して所定
傾斜角を持ち所定間隔で互いに平行な複数のスリット光
を所定位置にあるときの対象物体と対象物体が所定位置
にないときの基準面とに夫々投光する投光手段と、対象
物体が所定位置にないときのスリット光入力画像である
基準画像と対象物体が所定位置にあるときのスリット光
入力画像である対象画像の画像間演算により対象物体の
基準面からの高さを角画素の濃淡値とする高さ画像を算
出する高さ画像算出手段と、前記高さ画像について各画
素の濃淡値を閾値処理し一定範囲の高さを二値画像とし
て検出する二値画像検出手段とを備えたことを特徴とす
る。
と、この基準面に対して所定位置にあるときの対象物体
と対象物体が所定位置にないときの基準面とを夫々撮像
する撮像手段と、この撮像手段の撮像方向に対して所定
傾斜角を持ち所定間隔で互いに平行な複数のスリット光
を所定位置にあるときの対象物体と対象物体が所定位置
にないときの基準面とに夫々投光する投光手段と、対象
物体が所定位置にないときのスリット光入力画像である
基準画像と対象物体が所定位置にあるときのスリット光
入力画像である対象画像の画像間演算により対象物体の
基準面からの高さを角画素の濃淡値とする高さ画像を算
出する高さ画像算出手段と、前記高さ画像について各画
素の濃淡値を閾値処理し一定範囲の高さを二値画像とし
て検出する二値画像検出手段とを備えたことを特徴とす
る。
本願の第２発明は、上記二値画像検出手段に代えて、高
さ画像を各濃淡値をもとに領域分割条件にて領域分割す
る領域分割手段を備えたことを特徴とする。
さ画像を各濃淡値をもとに領域分割条件にて領域分割す
る領域分割手段を備えたことを特徴とする。
作 用
上記構成において、対象物体が基準面に対して所定位置
にあるときの前記対象物体表面でのスリット光と、対象
物体が所定位置にないときの基準面でのスリット光とを
撮像手段によって夫々撮像することにより、対象物体表
面の任意の点を通るスリット光と、基準面の前記点と撮
像方向において対応する点を通るスリット光とを夫々特
定することができる。そして各スリット光間の間隔は予
め定められており且つ平行光なので、特定された前記ス
リット光間の間隔と、スリット光の光路が基準面に対し
てなす角度とにより、対象物体の前記点の基準面からの
高さを容易に求めることができる。
にあるときの前記対象物体表面でのスリット光と、対象
物体が所定位置にないときの基準面でのスリット光とを
撮像手段によって夫々撮像することにより、対象物体表
面の任意の点を通るスリット光と、基準面の前記点と撮
像方向において対応する点を通るスリット光とを夫々特
定することができる。そして各スリット光間の間隔は予
め定められており且つ平行光なので、特定された前記ス
リット光間の間隔と、スリット光の光路が基準面に対し
てなす角度とにより、対象物体の前記点の基準面からの
高さを容易に求めることができる。
従って、対象物体の基準面からの高さを各画素の濃淡値
とする高さ画像を、対象物体か所定位置にないときのス
リット光入力画像である基準画像と、対象物体が所定位
置にあるときのスリット光入力画像である対象画像との
間の演算により算出することができるので、全画素に対
し前記高さを算出しなければならない従来例に比較して
演算量を大幅に削減することができる。
とする高さ画像を、対象物体か所定位置にないときのス
リット光入力画像である基準画像と、対象物体が所定位
置にあるときのスリット光入力画像である対象画像との
間の演算により算出することができるので、全画素に対
し前記高さを算出しなければならない従来例に比較して
演算量を大幅に削減することができる。
そして本願の第１発明によれば、前記高さ画像を二値化
して一定範囲高さの領域を検出することにより、対象物
体が複数の段差を有していても入力画面全域における対
象物体の段差形状を検出することができる。
して一定範囲高さの領域を検出することにより、対象物
体が複数の段差を有していても入力画面全域における対
象物体の段差形状を検出することができる。
また本願の第２発明によれば、前言８高さ画像を各画素
の濃淡値をもとに領域分割することにより、対象物体が
複数の段差を有している場合のみならず、なだらかな面
での段差も検出することができる。
の濃淡値をもとに領域分割することにより、対象物体が
複数の段差を有している場合のみならず、なだらかな面
での段差も検出することができる。
実 施 例
第１図〜第６図に基づき、本発明の第１．第２実施例を
説明する。
説明する。
両実施例に共通の概略構成を示す第５図において、１０
２は平行な光束を発生する光源、１０１は光源１０２よ
り発生した光束を適切な形状に遮蔽し平行スリットパタ
ーンに加工するシャッタである。前記平行スリットパタ
ーンは基準平面１０６上の対象物体１０３に投射され、
投射像をビデオカメラ１０４にて撮像する。前記撮像画
像を画像処理装置１０５に入力する。画像処理装置１０
５は、対象物体１０３がある場合の画像と、対象物体１
０３がない場合の画像を比較することにより、対象物体
１０３上の必要な地点の高さを算出する。
２は平行な光束を発生する光源、１０１は光源１０２よ
り発生した光束を適切な形状に遮蔽し平行スリットパタ
ーンに加工するシャッタである。前記平行スリットパタ
ーンは基準平面１０６上の対象物体１０３に投射され、
投射像をビデオカメラ１０４にて撮像する。前記撮像画
像を画像処理装置１０５に入力する。画像処理装置１０
５は、対象物体１０３がある場合の画像と、対象物体１
０３がない場合の画像を比較することにより、対象物体
１０３上の必要な地点の高さを算出する。
本発明の第１実施例における画像処理装置１０５を、第
１図および第２図に基づき説明する。入力画像のスリッ
ト光はスリット光番号付は部１０７で番号がそれぞれ付
けられ、基準画像記憶部１０８では基準平面１０６にお
けるスリット番号付き画像（基準画像）が記憶される。
１図および第２図に基づき説明する。入力画像のスリッ
ト光はスリット光番号付は部１０７で番号がそれぞれ付
けられ、基準画像記憶部１０８では基準平面１０６にお
けるスリット番号付き画像（基準画像）が記憶される。
対象画像記憶部１０９では対象物体１０３におけるスリ
ット番号付き画像（対象画像）か記憶される。高さ画像
演算部１１０では、これら基準画像と対象画像にて対象
物体１０３の基準平面１０６からの高さを各画素の濃淡
値とする高さ画像（第２図（ａ））が演算される。
ット番号付き画像（対象画像）か記憶される。高さ画像
演算部１１０では、これら基準画像と対象画像にて対象
物体１０３の基準平面１０６からの高さを各画素の濃淡
値とする高さ画像（第２図（ａ））が演算される。
閾値処理部１１１では、この高さ画像に閾値処理すなわ
ち高さ値（濃淡値）が一定の範囲にある画素の抽出を行
うことにより、第２図（ｂｌに示すように、段差領域を
検出する。
ち高さ値（濃淡値）が一定の範囲にある画素の抽出を行
うことにより、第２図（ｂｌに示すように、段差領域を
検出する。
第３図および第４図に示す本発明の第２実施例における
画像処理装置１０５では、前記高さ画像演算部１１０で
演算された高さ画像（第４図（ａ））に、領域分割部１
１２で領域分割処理を行うことにより、第４図（ｂｌに
示すように、段差領域を検出する。この領域分割処理は
、例えば一定値より大きな高さ値（濃淡値）を持ち、か
つ隣接画素との高さ値の差が一定値以内であれば同一領
域として検出するものである。
画像処理装置１０５では、前記高さ画像演算部１１０で
演算された高さ画像（第４図（ａ））に、領域分割部１
１２で領域分割処理を行うことにより、第４図（ｂｌに
示すように、段差領域を検出する。この領域分割処理は
、例えば一定値より大きな高さ値（濃淡値）を持ち、か
つ隣接画素との高さ値の差が一定値以内であれば同一領
域として検出するものである。
第６図に、本実施例における高さの算出方法を示す。第
６図ｆａｔに示すように、シャッター１０１面で限定さ
れたスリット光間隔は基準平面１０６上においても同一
間隔となる。また、第６図Ｔｂｌに示すように対象物体
１０３上の点Ａにスリットａが投光されているとする。
６図ｆａｔに示すように、シャッター１０１面で限定さ
れたスリット光間隔は基準平面１０６上においても同一
間隔となる。また、第６図Ｔｂｌに示すように対象物体
１０３上の点Ａにスリットａが投光されているとする。
物体１０３を取り去った時、点への真下すにはスリット
ｂが投光されていれば、点への高さｈは（５）にて表現
できる。
ｂが投光されていれば、点への高さｈは（５）にて表現
できる。
ｈ＝（ｂ−ａ間の距離） Ｘ ｔａｎ ａ ・
−・−・−（５１特に平行スリット光であれば、スリッ
ト光と基準面１０６のなす角αは常に一定となるため式
（５）は式（６）のように簡略化できる。
−・−・−（５１特に平行スリット光であれば、スリッ
ト光と基準面１０６のなす角αは常に一定となるため式
（５）は式（６）のように簡略化できる。
ｈ＝（ｂ−ａ間の距離）ＸＫ ・・・・・・
（６）（Ｋ：定数） とりわけ、式（６）には、従来の技術の項で式（４）に
示したような固定治具の精度の影響を受けるパラメータ
Ｌを含んでいない。さらに、投光器自体の位置はスリッ
ト光の投光角αを一定にすれば、基準面１０６との距離
は任意にとることができる。
（６）（Ｋ：定数） とりわけ、式（６）には、従来の技術の項で式（４）に
示したような固定治具の精度の影響を受けるパラメータ
Ｌを含んでいない。さらに、投光器自体の位置はスリッ
ト光の投光角αを一定にすれば、基準面１０６との距離
は任意にとることができる。
発明の効果
以上示したように本発明によれば、平行スリット光を用
いることにより、簡易な演算式すなわち高速演算が可能
となり、高い精度で対象物体の高さなどの基準面からの
距離情報を得ることができる。さらに、投光ヘッドと基
準面との角度が一定であれば、基準面と投光ヘッドの距
離を任意にとることができるので、装置構成が容易とな
り、段差形状も容易に検出することができる。
いることにより、簡易な演算式すなわち高速演算が可能
となり、高い精度で対象物体の高さなどの基準面からの
距離情報を得ることができる。さらに、投光ヘッドと基
準面との角度が一定であれば、基準面と投光ヘッドの距
離を任意にとることができるので、装置構成が容易とな
り、段差形状も容易に検出することができる。
第１図は本発明の第１実施例における段差形状検出装置
の画像処理装置を示すブロック図、第２図はその閾値処
理による段差形状検出状態を示す高さ画像図、第３図は
本発明の第２実施例における段差形状検出装置の画像処
理装置を示すブロック図、第４図はその領域分割処理に
よる段差形状検出状態を示す高さ画像図、第５図は両実
施例における段差形状検出装置の共通部分の概略構成図
、第６図はその高さ算出方法の説明図、第７図は従来例
の概略構成図である。 １０１・・・・・・シャッター １０２・・・・・・光
源、１０３・・・・・・対象物体、１０６・・・・・・
基準平面、１０８・・・・・・基準画像記憶部、１０９
・・・・・・対象画像記憶部、１１０・・・・・・高さ
画像演算部、１１１・・・・・・閾値処理部、１１２・
・・・・・領域分割部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１２弟 図 第 図 （【ス・ン （ｂ） イ０１−−−シャ・１９− ｔ０４−−−ビ”デスカメラ ずｏｒｒ−一基字平面
の画像処理装置を示すブロック図、第２図はその閾値処
理による段差形状検出状態を示す高さ画像図、第３図は
本発明の第２実施例における段差形状検出装置の画像処
理装置を示すブロック図、第４図はその領域分割処理に
よる段差形状検出状態を示す高さ画像図、第５図は両実
施例における段差形状検出装置の共通部分の概略構成図
、第６図はその高さ算出方法の説明図、第７図は従来例
の概略構成図である。 １０１・・・・・・シャッター １０２・・・・・・光
源、１０３・・・・・・対象物体、１０６・・・・・・
基準平面、１０８・・・・・・基準画像記憶部、１０９
・・・・・・対象画像記憶部、１１０・・・・・・高さ
画像演算部、１１１・・・・・・閾値処理部、１１２・
・・・・・領域分割部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１２弟 図 第 図 （【ス・ン （ｂ） イ０１−−−シャ・１９− ｔ０４−−−ビ”デスカメラ ずｏｒｒ−一基字平面
Claims (2)
- （１）対象物体の位置の基準となる基準面と、この基準
面に対して所定位置にあるときの対象物体と対象物体が
所定位置にないときの基準面とを夫々撮像する撮像手段
と、この撮像手段の撮像方向に対して所定傾斜角を持ち
所定間隔で互いに平行な複数のスリット光を所定位置に
あるときの対象物体と対象物体が所定位置にないときの
基準面とに夫々投光する投光手段と、対象物体が所定位
置にないときのスリット光入力画像である基準画像と対
象物体が所定位置にあるときのスリット光入力画像であ
る対象画像の画像間演算により対象物体の基準面からの
高さを各画素の濃淡値とする高さ画像を算出する高さ画
像算出手段と、前記高さ画像について各画素の濃淡値を
閾値処理し一定範囲の高さを二値画像として検出する二
値画像検出手段とを備えたことを特徴とする段差形状検
出装置。 - （２）対象物体の位置の基準となる基準面と、この基準
面に対して所定位置にあるときの対象物体と対象物体が
所定位置にないときの基準面とを夫々撮像する撮像手段
と、この撮像手段の撮像方向に対して所定傾斜角を持ち
所定間隔で互いに平行な複数のスリット光を所定位置に
あるときの対象物体と対象物体が所定位置にないときの
基準面とに夫々投光する投光手段と、対象物体が所定位
置にないときのスリット光入力画像である基準画像と対
象物体が所定位置にあるときのスリット光入力画像であ
る対象画像の画像間演算により対象物体の基準面からの
高さを各画素の濃淡値とする高さ画像を算出する高さ画
像算出手段と、前記高さ画像を各濃淡値をもとに領域分
割条件にて領域分割する領域分割手段とを備えたことを
特徴とする段差形状検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204907A JPH0489510A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 段差形状検出装置 |
| KR1019910013195A KR940007845B1 (ko) | 1990-08-01 | 1991-07-31 | 단차형상 검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204907A JPH0489510A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 段差形状検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489510A true JPH0489510A (ja) | 1992-03-23 |
Family
ID=16498362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204907A Pending JPH0489510A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 段差形状検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0489510A (ja) |
| KR (1) | KR940007845B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309921A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Samsung Electronics Co Ltd | 構造光を用いた物体検出方法及びこれを用いたロボット |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6381652B2 (ja) | 2016-04-15 | 2018-08-29 | 住友化学株式会社 | 多孔質セパレータ長尺、その製造方法、捲回体及びリチウムイオン電池 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204907A patent/JPH0489510A/ja active Pending
-
1991
- 1991-07-31 KR KR1019910013195A patent/KR940007845B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309921A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Samsung Electronics Co Ltd | 構造光を用いた物体検出方法及びこれを用いたロボット |
| JP4646942B2 (ja) * | 2006-05-17 | 2011-03-09 | 三星電子株式会社 | 構造光を用いた物体検出方法及びこれを用いたロボット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR920005015A (ko) | 1992-03-28 |
| KR940007845B1 (ko) | 1994-08-25 |
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