JPH06143160A - 照明配置調整方式 - Google Patents

照明配置調整方式

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JPH06143160A
JPH06143160A JP4312795A JP31279592A JPH06143160A JP H06143160 A JPH06143160 A JP H06143160A JP 4312795 A JP4312795 A JP 4312795A JP 31279592 A JP31279592 A JP 31279592A JP H06143160 A JPH06143160 A JP H06143160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
camera
gazing point
illumination
coordinate system
point
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4312795A
Other languages
English (en)
Inventor
Sada Morikawa
自 森川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットアームなどによる検査、作業実施の
際に必要となる照明配置調整方式。 【構成】 カメラ1、カメラ1の位置を制御するカメラ
操作手段2、カメラ画像表示手段3、画像上で対象注視
点を指定する注視点指定手段4、照明5及び照明操作手
段6からなり、異なるカメラ視点より同一の注視点を指
定し、注視点の相対位置を計測し、注視点が中心でカメ
ラ座標系と並行に座標軸を設定し、この座標系で注視点
からある一定距離を半径とする球面上に照明配置を配置
し、その位置を球面座標を用いて調整することを特徴と
する照明配置調整方式。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、おもに遠隔操作型ロボ
ットアームと監視カメラを用いて行なう検査や作業にお
ける照明配置調整方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、宇宙・原子力発電所などで使用す
る遠隔操縦型ロボットを用いて作業検査では、マスター
スレーブ操作方式と両眼立体視を用いて作業者に遠隔臨
場感を与えて操作を支援する方法が採られていた。検査
などを実施する際、適切な位置に監視カメラの視点や照
明を配置する必要があるが、照明の配置に関しては、こ
れまで手先カメラ近傍に固定カメラを設置する場合が多
く、能動的に照明位置を調整する場合でも試行錯誤的に
行なわれていた。研究レベルでは、既知物体の幾何モデ
ルを利用し、オクールジョンチェックにより影を回避す
る方式が検討された。また物体認識のために照明位置を
変更し、照明位置を変更した複数の画像を用いてより確
実な認識を行なう場合にも適切な照明の設定方法につい
ては検討されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、遠隔作業の複雑
化に伴い、照明位置を能動的に設定する必要が不可避で
あり、効率的な照明配置及び照明位置調整方式の開発が
望まれている。現状では照明を能動的に操作する場合、
照明をアームなどに持たせ、アームの手先座標系または
照明中心の座標系にて試行錯誤的に照明位置を決定する
ことになる。この方法では、注視点近傍の障害物による
影などを回避してライティングを行なうため、適切な照
明配置を決定する操作が容易に実行しえず、作業効率の
点に問題があった。幾何モデルの利用によるオクルージ
ョン回避という観点からの照明配置候補の選定について
は、未知物体には全く適用不可能であること、既知物体
の場合でもモデル誤差などにより、照明位置の調整が必
要とされるなどの問題がある。本発明の目的はこのよう
な課題を解決し、照明配置を容易化する照明配置調整方
式を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、カメ
ラ、カメラ位置を制御するカメラ操作手段、カメラ画像
表示手段、画像上で注視点を指定するための注視点指定
手段、照明及び照明操作手段からなり、異なるカメラ視
点位置より各画像視野内に存在する同一の注視点を注視
点指定手段により指定することにより、指定した注視点
とカメラの相対位置を計測し、注視点が中心でカメラ座
標系と並行に座標軸を設定し、この座標系において照明
位置を注視点から一定距離の半径を持つ球面上へ配置
し、その位置は球面座標系を用いて指定し、照明方向を
注視点に固定したまま照明の移動操作を行なうことを特
徴とする照明配置調整方式が得られる。
【0005】
【作用】作用について図面を用いて説明する。図1は、
本操作方式の原理を示したものである。図2にその処理
の流れを示す。
【0006】図1において、カメラ1が座標OR の位置
にあるとき、対象注目点Pの投影点として注視点指定手
段4を用いてカメラ画像表示手段3上の座標R(XR
R)を指定したとする。次に座標系OL にカメラを移
動し、注視点Pの投影点として座標L(XL ,YL )を
指定したとする。座標系O’から見た注視点Pの相対位
置(xp’,xp’,xp’)は三角測量の原理によ
り、 xp’=l・(XL +XR )/(XL −XR ) yp’= 2l・YL /(XL −XR ) zp’= 2l・f/(XL −XR ) で求められる。基準座標系Oからみた注視点Pの絶対位
置は、座標系OからO’への座標変換行列を用いて計算
できる。この座標変換は、ロボットアームの原点からカ
メラまでの変換に相当し、既知にすることができる。し
たがって、絶対座標系Oにおける注視点Pの位置(x
p,yp,zp)が決定される。
【0007】カメラ位置は一例として、注視点Pを計測
したカメラ位置OR とOL の中点O’とPを結ぶ線分上
で焦点距離を考慮して予め決定した距離Ra 地点O’’
に配置する。カメラの視線方向は、注視点Pの方向と一
致させる。中点O’の座標は既知であるので、O’とP
を結ぶ線分方向は、絶対座標系で既知である。従ってカ
メラの視線方向とこのベクトル方向を一致させることに
より、注視点Pがカメラ画面の中心に配置される。この
とき視線方向軸回りの回転は行なわないものとする。
【0008】照明は、注視点Pを中心とし、半径Rb
球面上に配置する。この半径Rb は照度を考慮して予め
適切な値に設定しておく。座標系は、注視点を原点と
し、カメラ座標系における座標軸と並行に各座標軸を設
定する。照明はこの座標系の球面座標表現により指定す
る。初期照明位置としてあるオフセット量を設定する。
すなわち、初期照明位置より、アジマス角Az,エレベ
ーション角Elのみの指定により照明位置を調整する。
照明位置の移動に伴い、照明方向も、対象注視点方向と
一致するよう調整する。
【0009】カメラ視点位置は、作業状況に応じて最初
に注視点を指定したカメラ位置のOR とPを結ぶ直線と
の交点や移動後2回目に注目点を指定したOL とPを結
ぶ線分の交点としてもよい。また注視点Pを指定するた
めのカメラの移動を行なう代わりに2台のカメラを設
け、それぞれのカメラ画像に対して指定してもよい。こ
れらの変形は本発明の主旨を逸脱しない範囲で行なって
もよく、以上の記述が本発明の範囲を限定するものでは
ない。
【0010】
【実施例】図3に実施例として箱の内部検査の例を示
す。本例では、カメラとしてカメラ10、カメラ移動手
段2や照明移動手段6としてマニピュレータを用い
る。、カメラ画像表示手段3としてカメラ動画像を表示
可能なディスプレイを、注視点指定手段4として、マウ
スなどが利用できる。照明5としてスポット照明11を
用いる。尚図中には、マニピュレータやマウス、ディス
プレイなどは省略した。
【0011】作業対象として箱20の内部に存在する試
料21を考える。作業事例として、試料21の目視検査
を行なう。
【0012】まずスポット照明11が初期位置Aにあ
り、カメラがC1にあるとする。この状態で、試料20
の一部は、斜線部で示すように箱の影となってカメラ1
0からは十分観測できないものとする。試料20の注視
点Pが観察されると、ディスプレイ上でマウスを用いて
注視点Pを指定する。カメラ10を既知量移動し、再度
注視点Pを指定すると、三角測量の原理により相対位置
が計測される。作用で述べた方法に従い、カメラ10の
視点をC2 へ移動する。スポット照明11の配置を決め
るため座標系を、対象注視点Pを原点とし、Pから見て
カメラ10の方向をZ軸方向にとり、X,Y軸方向はカ
メラ座標系と並行に設定する。この座標系で予め設定し
た距離Rとなる球面上で、初期位置として、アジマス角
AzO 、エレベーション角ElO となる地点Bで、スポ
ット照明から見て照明方向と注視点方向が一致する姿勢
に移動する。この初期照明位置は、作業条件などを考慮
して予め設定しておく。この初期位置で照明が、十分で
ない場合、アジマスAz、エレベーションElの指定に
より調整する。このアジマスAz、エレベーションEl
のみの調整により注視点近傍に照明を当てることが可能
となる。またこの図に網線で示すように、カメラ視野を
遮らないように、カメラ視線近傍の領域を同じ注視点の
座標系にてアジマス角Az、エレベーション角Elで移
動禁止領域Mを指定しておくことも容易に実現できる。
以上の操作方式により、2自由度の調整のみにより対象
注視点近傍に照明が当たるように調整可能である。必要
により、位置は固定で照明姿勢のみを調整する操作モー
ドを付加すれば、より適合性に富む調整が可能となる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、マニピュレータを用い
て遠隔操作による外観検査などの作業を行う場合に、カ
メラ画像上の任意の対象注視点近傍を照明上の影を回避
して希望の照度でライティングする操作が容易化でき
る。通常のマニュアル操作の場合6自由度の位置姿勢調
整が必要となるが、本方式により調整が必要となる自由
度は基本的にアジマス角、エレベーション角の2自由度
に限定できる。このとき、カメラ画像の中心に対象注視
点を配置し、注視点に適切な角度で照明を与えることが
容易に実現できる。また照明の調整可動範囲は作業条件
などによりアジマス角、エレベーション角の範囲指定に
より限定することも可能である。これらの操作にはカメ
ラ画面上で任意に注視点を指定できるため、事前の幾何
モデルなどが必要である。
【0014】以上述べたように本発明によれば任意の注
視点について、外観検査などに適切な照明配置が容易に
決定可能となる照明配置調整方式が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明である照明配置方式の構成と原理を示し
た図である。
【図2】照明配置方式の処理の流れを示した図である。
【図3】実施例として箱の内部に置かれた試料の検査を
する場合の構成を説明した図である。
【符号の説明】
1,10 カメラ 2 カメラ操作手順 3 カメラ画像表示手段 4 注視点指定手段 5 照明 6 照明操作手順 11 スポット照明 20 箱 21 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/18 B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カメラ、カメラ位置を制御するカメラ操
    作手段、カメラ画像表示手段、画像上で注視点を指定す
    るための注視点指定手段、照明及び照明操作手段からな
    り、異なるカメラ視点位置より各画像視野内に存在する
    同一の注視点を注視点指定手段により指定することによ
    り、指定した注視点とカメラの相対位置を計測し、注視
    点が中心でカメラ座標系と並行に座標軸を設定し、この
    座標系において照明位置を注視点から一定距離の半径を
    持つ球面上へ配置し、その位置は球面座標系を用いて指
    定し、照明方向を注視点に固定したまま照明の移動操作
    を行なうことを特徴とする照明配置調整方式。
JP4312795A 1992-10-28 1992-10-28 照明配置調整方式 Withdrawn JPH06143160A (ja)

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