JPH0675617A - カメラ視点変更方式 - Google Patents
カメラ視点変更方式Info
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- JPH0675617A JPH0675617A JP4247328A JP24732892A JPH0675617A JP H0675617 A JPH0675617 A JP H0675617A JP 4247328 A JP4247328 A JP 4247328A JP 24732892 A JP24732892 A JP 24732892A JP H0675617 A JPH0675617 A JP H0675617A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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
に必要となるカメラ視点変更方式において、最適な視点
位置を容易に決定できるようにする。 【構成】 カメラ１と、カメラ位置を制御するカメラ操
作手段２と、カメラ画像表示手段３と、画像上で対象注
視点を指定する注視点指定手段４とからなり、異なる視
点より同一の注視点Ｐを指定し、注視点Ｐの相対位置を
計測し、注視点Ｐを中心とした一定距離にある球面５上
で視線方向が注視点Ｐの方向と一致する位置にカメラ１
を移動し、カメラ位置の変更を注視点Ｐを原点とする球
面５上での球面座標系で指定することを特徴とするカメ
ラ視点変更方式。
に必要となるカメラ視点変更方式において、最適な視点
位置を容易に決定できるようにする。 【構成】 カメラ１と、カメラ位置を制御するカメラ操
作手段２と、カメラ画像表示手段３と、画像上で対象注
視点を指定する注視点指定手段４とからなり、異なる視
点より同一の注視点Ｐを指定し、注視点Ｐの相対位置を
計測し、注視点Ｐを中心とした一定距離にある球面５上
で視線方向が注視点Ｐの方向と一致する位置にカメラ１
を移動し、カメラ位置の変更を注視点Ｐを原点とする球
面５上での球面座標系で指定することを特徴とするカメ
ラ視点変更方式。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、おもに遠隔操縦型ロボ
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
けるカメラ視点位置変更方式に関するものである。
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
けるカメラ視点位置変更方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙や原子力発電所などで行なう作業検
査には遠隔操縦型ロボットが用いられる。従来の遠隔操
縦型ロボットによる作業検査では、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
するためには、適切な位置に監視カメラの視点を変更す
る必要がある。監視カメラの視点を変更する操作を容易
にするために、立体視デスプレイを見ながらマスターア
ームを操作したり、作業者がヘッドマウンテッドデスプ
レイなどを装着し、頭の動きがカメラの動きと連動する
ようなマスタースレーブ方式などが用いられていた。も
っとも基本的な操作方法としてジョイステックなどを用
いて１台のカメラ画像を見ながら、カメラ座標系での増
分指定によりカメラを移動するという方法などがあっ
た。
査には遠隔操縦型ロボットが用いられる。従来の遠隔操
縦型ロボットによる作業検査では、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
するためには、適切な位置に監視カメラの視点を変更す
る必要がある。監視カメラの視点を変更する操作を容易
にするために、立体視デスプレイを見ながらマスターア
ームを操作したり、作業者がヘッドマウンテッドデスプ
レイなどを装着し、頭の動きがカメラの動きと連動する
ようなマスタースレーブ方式などが用いられていた。も
っとも基本的な操作方法としてジョイステックなどを用
いて１台のカメラ画像を見ながら、カメラ座標系での増
分指定によりカメラを移動するという方法などがあっ
た。
【０００３】またカメラの視点位置のオクルージョンの
回避を目的として、幾何モデルをベースとした自動決定
方式についても検討が進められていた。
回避を目的として、幾何モデルをベースとした自動決定
方式についても検討が進められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したカメラ視点操
作方式の中で、立体視などの支援を受けながらマスター
スレーブ操作をする方法には、操作支援を行なうための
装置が複雑でコストもかかり、立体視表示にはちらつき
があるため長時間の作業に不適であるという欠点があ
る。また視点位置の操作も作業者の感に頼ることが多
く、視点位置の配置という観点では作業性に優れた方式
とはいえない。また、カメラ座標系での増分指定による
操作には、構成は単純化できるが、操作中に注視点が画
面からはずれたり、焦点がぼやけたりする可能性が高
く、適切な視点となる姿勢を決定するためにはかなりの
試行錯誤を要するという欠点がある。制約条件下での幾
何モデルに基づく自動視点配置方式については、幾何モ
デルが必要であり、明確な制約条件が既知である場合に
ついてのみ適用可能である。また幾何モデルと現実の環
境との誤差を補正する必要があるなどの課題があった。
作方式の中で、立体視などの支援を受けながらマスター
スレーブ操作をする方法には、操作支援を行なうための
装置が複雑でコストもかかり、立体視表示にはちらつき
があるため長時間の作業に不適であるという欠点があ
る。また視点位置の操作も作業者の感に頼ることが多
く、視点位置の配置という観点では作業性に優れた方式
とはいえない。また、カメラ座標系での増分指定による
操作には、構成は単純化できるが、操作中に注視点が画
面からはずれたり、焦点がぼやけたりする可能性が高
く、適切な視点となる姿勢を決定するためにはかなりの
試行錯誤を要するという欠点がある。制約条件下での幾
何モデルに基づく自動視点配置方式については、幾何モ
デルが必要であり、明確な制約条件が既知である場合に
ついてのみ適用可能である。また幾何モデルと現実の環
境との誤差を補正する必要があるなどの課題があった。
【０００５】本発明の目的はこれらの課題を解決したカ
メラ視点位置操作方式を提供することにある。
メラ視点位置操作方式を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、カメラ
と、カメラ位置を制御するカメラ操作手段と、カメラ画
像表示手段と、画像上で注視点を指定するための注視点
指定手段とからなり、異なるカメラ視点位置より各画像
の視野内に存在する同一の注視点を前記注視点指定手段
により指定することにより、指定した該注視点と前記カ
メラとの相対位置を計測し、該注視点を中心とし、予め
指定した一定距離の半径を持った球面上で、現在既知の
カメラ位置と指定した該注視点を結ぶ直線との交わる位
置かつ前記カメラの視線方向と該指定注視点の方向とが
一致する姿勢位置に前記カメラを移動し、カメラ位置の
変更操作は該注視点を原点とする球面座標系で行なうこ
とを特徴とするカメラ視点変更方式が得られる。
と、カメラ位置を制御するカメラ操作手段と、カメラ画
像表示手段と、画像上で注視点を指定するための注視点
指定手段とからなり、異なるカメラ視点位置より各画像
の視野内に存在する同一の注視点を前記注視点指定手段
により指定することにより、指定した該注視点と前記カ
メラとの相対位置を計測し、該注視点を中心とし、予め
指定した一定距離の半径を持った球面上で、現在既知の
カメラ位置と指定した該注視点を結ぶ直線との交わる位
置かつ前記カメラの視線方向と該指定注視点の方向とが
一致する姿勢位置に前記カメラを移動し、カメラ位置の
変更操作は該注視点を原点とする球面座標系で行なうこ
とを特徴とするカメラ視点変更方式が得られる。
【０００７】
【作用】本発明について図面を参照して説明する。図１
は、本発明になるカメラ視点変更方式の原理を示す概念
図である。図２にその方式における処理の流れを示す。
は、本発明になるカメラ視点変更方式の原理を示す概念
図である。図２にその方式における処理の流れを示す。
【０００８】図１において、カメラ１が座標系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 ，ＹR ）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'，ｙp'，ｚp'）は三角測量の原理によ
り、 ｘp' ＝ｌ・（ＸL ＋ＸR ）／（ＸL −ＸR ） ｙp' ＝２ｆ・ｌ／（ＸL −ＸR ） ｚp' ＝ＹL ・ｙ／ｆ 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１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。
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 ，ＹR ）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'，ｙp'，ｚp'）は三角測量の原理によ
り、 ｘp' ＝ｌ・（ＸL ＋ＸR ）／（ＸL −ＸR ） ｙp' ＝２ｆ・ｌ／（ＸL −ＸR ） ｚp' ＝ＹL ・ｙ／ｆ 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１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。
【０００９】カメラ位置として、注視点Ｐを中心とし、
半径Ｒの球面上に配置することを考える。この半径Ｒの
距離はカメラ焦点距離を考慮して予め設定しておく。こ
の球面上のカメラ位置の決定法の一例として、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
線分と球面の交差点に配置する。中点Ｏ’の座標は既知
であるので、Ｏ’とＰを結ぶ線分の方向は、絶対座標系
で既知となる。従ってカメラ１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。またＰからこのベクトルと逆方
向に距離Ｒだけ移動した点を求めるとカメラ位置Ｑが得
られる。以後カメラ位置の変更は、位置については、注
視点を原点とする球面座標系において、アジマス角
Ａz 、エレベーション角Ｅl 、距離Ｒを指定することに
より実施する。姿勢の変更については、常に、カメラ視
線と注視点が一致するように変更する。
半径Ｒの球面上に配置することを考える。この半径Ｒの
距離はカメラ焦点距離を考慮して予め設定しておく。こ
の球面上のカメラ位置の決定法の一例として、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
線分と球面の交差点に配置する。中点Ｏ’の座標は既知
であるので、Ｏ’とＰを結ぶ線分の方向は、絶対座標系
で既知となる。従ってカメラ１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。またＰからこのベクトルと逆方
向に距離Ｒだけ移動した点を求めるとカメラ位置Ｑが得
られる。以後カメラ位置の変更は、位置については、注
視点を原点とする球面座標系において、アジマス角
Ａz 、エレベーション角Ｅl 、距離Ｒを指定することに
より実施する。姿勢の変更については、常に、カメラ視
線と注視点が一致するように変更する。
【００１０】カメラ視点球面５上の初期カメラ視点は、
作業状況に応じて最初に注視点を指定したカメラ位置Ｏ
R 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１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。
作業状況に応じて最初に注視点を指定したカメラ位置Ｏ
R 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１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。
【００１１】
【実施例】図３に本発明の実施例として配管検査の例を
示す。本例では、カメラ１としてカメラ１０、カメラ１
１の２台設け、カメラ移動手段２としてマニピュレータ
１２を搭載した移動ロボット１３及びマニピュレータ操
作用としてホストコンピュータ１４とジョイステック１
５を設け、カメラ画像表示手段３として２枚のカメラ動
画像を表示できるコンピュータデスプレイ１６を備え、
注視点指定手段４としてマウス１７を用いる。作業対象
として配管２０と配管２０上にあるベント部２１を考え
る。配管２０の亀裂の検査を作業事例として挙げて説明
する。配管２０のベント部２１は強度的に弱いため亀裂
の存在可能性が最も高い部分である。従って検査はこれ
らの部分から行なわれる場合が多い。移動ロボット１３
を移動し、カメラ１０、１１の視野内にベント部２１が
観察されると、デスプレイ１６上でマウス１７を用いて
ベント部２１を注視点として指定する。三角測量の原理
により相対位置が計測される。ここでは、視点位置とし
て、カメラ１０を、作用で述べた方法に従い、視点球面
上の位置Ｐ0 に自動的に配置する。この位置を原点とし
てカメラ位置は、注視点を原点とする視点球面上へ移動
する。移動操作はジョイステック１５を用いて行ない、
ジョイステックの上下の動作をエレベーション角に割り
付けると、角Ｅl だけ現在角にオフセットとして加える
ことによりベント部２１の下側が観測可能な位置Ｐ1 へ
容易に移動できる。このように操作を行なうことにより
通常視点位置を設定するのが面倒となるベント部の観測
が隈なく容易に実行でき、配管の損傷発見を迅速に行な
える。
示す。本例では、カメラ１としてカメラ１０、カメラ１
１の２台設け、カメラ移動手段２としてマニピュレータ
１２を搭載した移動ロボット１３及びマニピュレータ操
作用としてホストコンピュータ１４とジョイステック１
５を設け、カメラ画像表示手段３として２枚のカメラ動
画像を表示できるコンピュータデスプレイ１６を備え、
注視点指定手段４としてマウス１７を用いる。作業対象
として配管２０と配管２０上にあるベント部２１を考え
る。配管２０の亀裂の検査を作業事例として挙げて説明
する。配管２０のベント部２１は強度的に弱いため亀裂
の存在可能性が最も高い部分である。従って検査はこれ
らの部分から行なわれる場合が多い。移動ロボット１３
を移動し、カメラ１０、１１の視野内にベント部２１が
観察されると、デスプレイ１６上でマウス１７を用いて
ベント部２１を注視点として指定する。三角測量の原理
により相対位置が計測される。ここでは、視点位置とし
て、カメラ１０を、作用で述べた方法に従い、視点球面
上の位置Ｐ0 に自動的に配置する。この位置を原点とし
てカメラ位置は、注視点を原点とする視点球面上へ移動
する。移動操作はジョイステック１５を用いて行ない、
ジョイステックの上下の動作をエレベーション角に割り
付けると、角Ｅl だけ現在角にオフセットとして加える
ことによりベント部２１の下側が観測可能な位置Ｐ1 へ
容易に移動できる。このように操作を行なうことにより
通常視点位置を設定するのが面倒となるベント部の観測
が隈なく容易に実行でき、配管の損傷発見を迅速に行な
える。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、マニピュレータを用い
て遠隔操作により外観検査などを行なう場合に、対象注
目点をカメラ画像の中心に配置して任意の角度より観測
することが容易に実現できる。またカメラ画面上で任意
に注目点を指定できるので、事前の幾何モデルなどが不
要であり、注目点からの距離が一定であるため焦点固定
式のカメラを用いた場合も常にピントが合った状態を保
持できる。
て遠隔操作により外観検査などを行なう場合に、対象注
目点をカメラ画像の中心に配置して任意の角度より観測
することが容易に実現できる。またカメラ画面上で任意
に注目点を指定できるので、事前の幾何モデルなどが不
要であり、注目点からの距離が一定であるため焦点固定
式のカメラを用いた場合も常にピントが合った状態を保
持できる。
【００１３】以上に述べたように、本発明によれば、任
意の注目点について、外観検査などに最適な視点位置が
容易に決定可能となるカメラ視点変更方式が得られる。
意の注目点について、外観検査などに最適な視点位置が
容易に決定可能となるカメラ視点変更方式が得られる。
【図１】本発明のカメラ視点変更方式の構成と原理を示
した図である。
した図である。
【図２】カメラ視点変更方式における処理の流れを示し
た図である。
た図である。
【図３】実施例として配管検査をする場合の構成を説明
した図である。
した図である。
１ カメラ ２ カメラ移動装置 ３ カメラ画像表示装置 ４ 注視点指定装置 ５ カメラ視点球面 １０ カメラＡ １１ カメラＢ １２ マニュピュレータ １３ 移動台車 １４ ホストコンピュータ １５ ジョイステック １６ ディスプレイ １７ マウス ２０ 配管 ２１ ベント部
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２５Ｊ 19/04 Ｇ０２Ｂ 7/28 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｋ 9179−3Ｈ Ｗ 9179−3Ｈ Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ // Ｇ０５Ｄ 1/00 Ｂ 9323−3Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 カメラと、カメラ位置を制御するカメラ
操作手段と、カメラ画像表示手段と、画像上で注視点を
指定するための注視点指定手段とからなり、異なるカメ
ラ視点位置より各画像の視野内に存在する同一の注視点
を前記注視点指定手段により指定することにより、指定
した該注視点と前記カメラとの相対位置を計測し、該注
視点を中心とし、予め指定した一定距離の半径を持った
球面上で、現在既知のカメラ位置と指定した該注視点を
結ぶ直線との交わる位置かつ前記カメラの視線方向と該
指定注視点の方向とが一致する姿勢位置に前記カメラを
移動し、カメラ位置の変更操作は該注視点を原点とする
球面座標系で行なうことを特徴とするカメラ視点変更方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247328A JP2778376B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | カメラ視点変更方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247328A JP2778376B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | カメラ視点変更方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675617A true JPH0675617A (ja) | 1994-03-18 |
| JP2778376B2 JP2778376B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17161769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4247328A Expired - Lifetime JP2778376B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | カメラ視点変更方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778376B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011000703A (ja) * | 2009-05-19 | 2011-01-06 | Canon Inc | カメラ付きマニピュレータ |
| JP2011041990A (ja) * | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置及びロボットのティーチング方法 |
| CN102591367A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-18 | 苏州市思玛特电力科技有限公司 | 二维球-面系统控制装置及方法 |
| WO2015070696A1 (zh) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 三一汽车制造有限公司 | 一种臂架控制方法和装置及混凝土泵车及布料机 |
| JP2015192697A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | ソニー株式会社 | 制御装置および制御方法、並びに撮影制御システム |
| KR20190012163A (ko) | 2016-05-24 | 2019-02-08 | 이츠미 프라덕츠 컴퍼니 | 전동 공구 |
| CN109814614A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-28 | 中国兵器装备集团自动化研究所 | 一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法 |
| KR102172397B1 (ko) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 한국광기술원 | 테이블탑 디스플레이 검사 장치 및 방법 |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP4247328A patent/JP2778376B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE102010037067A1 (de) | 2009-08-19 | 2011-04-14 | Denso Wave Inc. | Robotersteuervorrichtung und Verfahren zum Teachen eines Roboters |
| DE102010037067B4 (de) * | 2009-08-19 | 2020-10-15 | Denso Wave Inc. | Robotersteuervorrichtung und Verfahren zum Teachen eines Roboters |
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| WO2015070696A1 (zh) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 三一汽车制造有限公司 | 一种臂架控制方法和装置及混凝土泵车及布料机 |
| JP2015192697A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | ソニー株式会社 | 制御装置および制御方法、並びに撮影制御システム |
| US10571671B2 (en) | 2014-03-31 | 2020-02-25 | Sony Corporation | Surgical control device, control method, and imaging control system |
| KR20190012163A (ko) | 2016-05-24 | 2019-02-08 | 이츠미 프라덕츠 컴퍼니 | 전동 공구 |
| US11338377B2 (en) | 2016-05-24 | 2022-05-24 | Maxell Izumi Co., Ltd. | Power tool |
| CN109814614A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-28 | 中国兵器装备集团自动化研究所 | 一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法 |
| KR102172397B1 (ko) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 한국광기술원 | 테이블탑 디스플레이 검사 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2778376B2 (ja) | 1998-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980407 |