JPH0723848B2 - 物体認識方法およびその装置 - Google Patents
物体認識方法およびその装置Info
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- JPH0723848B2 JPH0723848B2 JP60240045A JP24004585A JPH0723848B2 JP H0723848 B2 JPH0723848 B2 JP H0723848B2 JP 60240045 A JP60240045 A JP 60240045A JP 24004585 A JP24004585 A JP 24004585A JP H0723848 B2 JPH0723848 B2 JP H0723848B2
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- slit
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ この発明は、認識すべき物体上へ複数のスリット光を照
射して、物体表面での各スリット光の反射光を求めるこ
とによって、前記物体を３次元的に認識する物体認識方
法およびその装置に関する。
射して、物体表面での各スリット光の反射光を求めるこ
とによって、前記物体を３次元的に認識する物体認識方
法およびその装置に関する。
＜発明の概要＞ この発明は、複数のスリット光につきその反射像が生成
される撮像面における領域を、認識すべき物体に高さ制
限を設けることにより予め求めておき、しかる後、物体
上へスリット光を照射して、各スリット光の反射像を求
めるときに、各反射像が位置する前記領域を検出して、
反射像とスリット光との対応付けを行うようにしたもの
であり、これによりスリット光を用いた物体認識方式に
おいて、物体認識処理の効率を向上させている。
される撮像面における領域を、認識すべき物体に高さ制
限を設けることにより予め求めておき、しかる後、物体
上へスリット光を照射して、各スリット光の反射像を求
めるときに、各反射像が位置する前記領域を検出して、
反射像とスリット光との対応付けを行うようにしたもの
であり、これによりスリット光を用いた物体認識方式に
おいて、物体認識処理の効率を向上させている。
＜発明の背景＞ 第６図は、１本のスリット光１を用いた従来の物体認識
方法を示す。同図の方法は、投光器からスリット光１を
物体上へ照射し、物体表面でのスリット光１の反射光を
テレビカメラ（図中、２はテレビカメラの対物レンズ、
３はその撮像面を示す）で撮像した後、その反射光の像
４上の点Ｑの座標（i,j）と、前記スリット光１の空間
における平面方程式Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０（ただしA,B,C,
Dは定数）とに基づき、前記物体上の点Ｐの３次元座標
（X,Y,Z）を算出するものである。この方法を利用し
て、物体を構成する各点の座標を計測するには、投光器
を回転するなどして、物体へのスリット光１の照射位置
を移動させつつ、その都度、物体表面でのスリット光１
の反射光を撮像することが行われる。ところがこの方法
では、撮像回数が増えるため、物体認識処理の効率がき
わめて悪いという問題がある。
方法を示す。同図の方法は、投光器からスリット光１を
物体上へ照射し、物体表面でのスリット光１の反射光を
テレビカメラ（図中、２はテレビカメラの対物レンズ、
３はその撮像面を示す）で撮像した後、その反射光の像
４上の点Ｑの座標（i,j）と、前記スリット光１の空間
における平面方程式Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０（ただしA,B,C,
Dは定数）とに基づき、前記物体上の点Ｐの３次元座標
（X,Y,Z）を算出するものである。この方法を利用し
て、物体を構成する各点の座標を計測するには、投光器
を回転するなどして、物体へのスリット光１の照射位置
を移動させつつ、その都度、物体表面でのスリット光１
の反射光を撮像することが行われる。ところがこの方法
では、撮像回数が増えるため、物体認識処理の効率がき
わめて悪いという問題がある。
一方、物体上へ多数のスリット光を同時照射する方法も
提案されているが、この方法の場合、撮像面上の反射光
の像が、いずれのスリット光に対応するものであるのか
を判別する処理（以下、「ラベリング処理」という）が
必要となる。ところがこの種のラベリング処理を行うの
に、従来は、例えば各スリット光の色を変えたり、或い
は各スリット光の幅を変えるなどの方法が採用されてい
るが、いずれの方法も、異なった多種類のスリット光を
同時生成する必要があるため、装置の構成や操作が煩雑
となるなどの問題があった。
提案されているが、この方法の場合、撮像面上の反射光
の像が、いずれのスリット光に対応するものであるのか
を判別する処理（以下、「ラベリング処理」という）が
必要となる。ところがこの種のラベリング処理を行うの
に、従来は、例えば各スリット光の色を変えたり、或い
は各スリット光の幅を変えるなどの方法が採用されてい
るが、いずれの方法も、異なった多種類のスリット光を
同時生成する必要があるため、装置の構成や操作が煩雑
となるなどの問題があった。
＜発明の構成および効果＞ この発明は、高さが所定の高さ制限以下の物体を認識対
象とし、認識すべき物体へ複数のスリット光を照射し且
つ物体表面での各スリット光の反射像を求めることによ
り前記物体を３次元的に認識する方法であって、前記各
スリット光の反射像が生成される撮像面上に互いに重な
らない分離した複数の領域を前記高さ制限の条件下で各
スリット光と対応させて求める学習過程と、認識すべき
物体へ複数のスリット光を照射することにより各スリッ
ト光の物体表面での反射像を前記撮像面上で求めると共
に、各反射像が位置する撮像面上の前記領域を検出して
各反射像をいずれかのスリット光に対応付けるラベリン
グ過程と、各反射像の撮像面上の位置と、各反射像に対
応付けられたスリット光の空間位置とに基づき、認識す
べき物体上の各点位置の座標を計測する計測過程とを一
連に実施するようにしたものである。
象とし、認識すべき物体へ複数のスリット光を照射し且
つ物体表面での各スリット光の反射像を求めることによ
り前記物体を３次元的に認識する方法であって、前記各
スリット光の反射像が生成される撮像面上に互いに重な
らない分離した複数の領域を前記高さ制限の条件下で各
スリット光と対応させて求める学習過程と、認識すべき
物体へ複数のスリット光を照射することにより各スリッ
ト光の物体表面での反射像を前記撮像面上で求めると共
に、各反射像が位置する撮像面上の前記領域を検出して
各反射像をいずれかのスリット光に対応付けるラベリン
グ過程と、各反射像の撮像面上の位置と、各反射像に対
応付けられたスリット光の空間位置とに基づき、認識す
べき物体上の各点位置の座標を計測する計測過程とを一
連に実施するようにしたものである。
またこの物体認識方法を実施するため、この発明では、
認識すべき物体へ、空間上における方程式が既知の複数
のスリット光を照射するスリット光発生装置と、前記ス
リット光発生装置により照射された各スリット光の物体
表面での反射像を撮像面上に生成するテレビカメラと、
前記撮像面上の各スリット光の反射像を前記テレビカメ
ラより入力して認識すべき物体上の各点位置の座標を計
測する認識処理装置とで物体認識装置を構成すると共
に、前記認識処理装置には、前記テレビカメラの撮像面
上に予め求めた互いに重ならない分離した複数の領域に
関するデータを各スリット光と対応させて記憶させる記
憶手段と、各スリット光の反射像が位置する撮像面上の
前記領域を前記記憶手段を参照して検出することにより
各反射像をいずれかのスリット光に対応付ける対応付け
手段と、各反射像の撮像面上の位置と、前記対応付け手
段によりそれぞれの反射像に対応付けられたスリット光
の前記方程式とから認識すべき物体上の各点位置の座標
を算出する演算手段とを具備させるようにした。この発
明によれば、１枚の画像上でラベリング処理が可能であ
るから、撮像回数が１回で済み、物体認識処理の効率を
大幅に向上し得る。また同じスリット光を複数生成すれ
ばよく、しかも１台のテレビカメラを用いればよいか
ら、装置の構成や操作の簡易化が実現されるなど、発明
目的を達成した顕著な効果を奏する。
認識すべき物体へ、空間上における方程式が既知の複数
のスリット光を照射するスリット光発生装置と、前記ス
リット光発生装置により照射された各スリット光の物体
表面での反射像を撮像面上に生成するテレビカメラと、
前記撮像面上の各スリット光の反射像を前記テレビカメ
ラより入力して認識すべき物体上の各点位置の座標を計
測する認識処理装置とで物体認識装置を構成すると共
に、前記認識処理装置には、前記テレビカメラの撮像面
上に予め求めた互いに重ならない分離した複数の領域に
関するデータを各スリット光と対応させて記憶させる記
憶手段と、各スリット光の反射像が位置する撮像面上の
前記領域を前記記憶手段を参照して検出することにより
各反射像をいずれかのスリット光に対応付ける対応付け
手段と、各反射像の撮像面上の位置と、前記対応付け手
段によりそれぞれの反射像に対応付けられたスリット光
の前記方程式とから認識すべき物体上の各点位置の座標
を算出する演算手段とを具備させるようにした。この発
明によれば、１枚の画像上でラベリング処理が可能であ
るから、撮像回数が１回で済み、物体認識処理の効率を
大幅に向上し得る。また同じスリット光を複数生成すれ
ばよく、しかも１台のテレビカメラを用いればよいか
ら、装置の構成や操作の簡易化が実現されるなど、発明
目的を達成した顕著な効果を奏する。
＜実施例の説明＞ 第１図は、この発明の実施にかかる物体認識装置５の概
略構成を示す。
略構成を示す。
図示例の装置５は、認識すべき物体６上へ平行な複数の
スリット光1,1を照射するためのスリット光発生装置７
と、物体６表面での各スリット光１の反射光を撮像する
ためのテレビカメラ８と、前記反射光の撮像画像をテレ
ビカメラ８より入力して所定のラベリング処理を行った
後、前記物体６上の各点位置の座標を計測するための認
識処理装置９とから構成されている。前記の各スリット
光１は、同じ厚みを有する板状光であって、それぞれス
リット光につき空間上における平面方程式が与えられ
る。スリット光発生装置７は、一定間隔毎に前記方程式
が既知なスリット光を発生させ、これらを物体６上へ照
射することによって、物体６の表面に、第２図に示す如
く、各スリット光１の反射による縞状模様を生成する。
スリット光1,1を照射するためのスリット光発生装置７
と、物体６表面での各スリット光１の反射光を撮像する
ためのテレビカメラ８と、前記反射光の撮像画像をテレ
ビカメラ８より入力して所定のラベリング処理を行った
後、前記物体６上の各点位置の座標を計測するための認
識処理装置９とから構成されている。前記の各スリット
光１は、同じ厚みを有する板状光であって、それぞれス
リット光につき空間上における平面方程式が与えられ
る。スリット光発生装置７は、一定間隔毎に前記方程式
が既知なスリット光を発生させ、これらを物体６上へ照
射することによって、物体６の表面に、第２図に示す如
く、各スリット光１の反射による縞状模様を生成する。
第３図は、上記装置例を用いたこの発明にかかる物体認
識方法の流れを示す。
識方法の流れを示す。
まず認識処理装置９を学習モードに設定すると、ステッ
プ１（図中、「ST1」で示す）の判定は“YES"となり、
つぎのステップ２へ進んで、スリット領域の生成処理が
実行される。
プ１（図中、「ST1」で示す）の判定は“YES"となり、
つぎのステップ２へ進んで、スリット領域の生成処理が
実行される。
第４図は、この処理で生成される複数のスリット領域10
を示すもので、各スリット領域10には、ラベリング処理
に必要な所定のラベル（Ｋ−2,K−1,K,K＋1,……）が設
定されている。これらスリット領域10は、認識すべき物
体６に高さ制限を設けることにより、互いに重ならない
よう分離した状態で適宜に設定できるものであって、こ
の条件を充たす物体については、この発明の方法によっ
て、物体認識が可能である。なおこのスリット領域10を
規定するデータは、認識処理装置９内の所定のメモリに
格納されるもので、第４図では、IJ直交座標上に斜線に
よって示してある。
を示すもので、各スリット領域10には、ラベリング処理
に必要な所定のラベル（Ｋ−2,K−1,K,K＋1,……）が設
定されている。これらスリット領域10は、認識すべき物
体６に高さ制限を設けることにより、互いに重ならない
よう分離した状態で適宜に設定できるものであって、こ
の条件を充たす物体については、この発明の方法によっ
て、物体認識が可能である。なおこのスリット領域10を
規定するデータは、認識処理装置９内の所定のメモリに
格納されるもので、第４図では、IJ直交座標上に斜線に
よって示してある。
第５図は、スリット領域の設定原理を説明するためのも
のであって、物体６の斜め上方位置より物体６上へスリ
ット光１角度θで照射すると共に、この物体６表面の反
射光を、対物レンズの中心点Ｒが高さｄに位置するテレ
ビカメラによって撮像している。図中、点Ｐは高さｈの
物体６表面におけるスリット光１の反射点、また点P0は
高さ「ゼロ」の位置におけるスリット光１の反射点を、
それぞれ示しており、前記テレビカメラの撮像面３上に
は、反射点Ｐの像点Ｑと、反射点P0の像点Q0とが距離ｘ
だけずれて、撮像されている。
のであって、物体６の斜め上方位置より物体６上へスリ
ット光１角度θで照射すると共に、この物体６表面の反
射光を、対物レンズの中心点Ｒが高さｄに位置するテレ
ビカメラによって撮像している。図中、点Ｐは高さｈの
物体６表面におけるスリット光１の反射点、また点P0は
高さ「ゼロ」の位置におけるスリット光１の反射点を、
それぞれ示しており、前記テレビカメラの撮像面３上に
は、反射点Ｐの像点Ｑと、反射点P0の像点Q0とが距離ｘ
だけずれて、撮像されている。
同図において、反射点P,P0間の水平距離をｅ、上記撮像
面３とレンズ中心点Ｒとの間の距離をｃとすると、つぎ
の式が成立する。
面３とレンズ中心点Ｒとの間の距離をｃとすると、つぎ
の式が成立する。
そして上記式より、つぎの式が得られる。
ここで物体の高さｈに制限を設け、高さｈが最大高さｈ
max以下に限定されるならば、前記距離ｘの範囲は、つ
ぎの式で表される。
max以下に限定されるならば、前記距離ｘの範囲は、つ
ぎの式で表される。
かくして上記距離ｘに対応する幅のスリット領域10を、
各スリット光につき予め生成すると共に、各スリット領
域10が互いに重ならないよう前記最大高さｈmaxを決定
し、それぞれスリット光およびスリット領域、対応する
ラベルを設定しておく。これにより高さｈmax以下の物
体については、あるラベルのスリット光の反射像は、必
ず対応するラベルのスリット領域内に生成されることに
なる。例えば第４図において、ラベルｋのスリット領域
内に像が生成されたと仮定すると、この像にかかるスリ
ット光は、ラベルｋのスリット領域に対応するスリット
光であるということになる。
各スリット光につき予め生成すると共に、各スリット領
域10が互いに重ならないよう前記最大高さｈmaxを決定
し、それぞれスリット光およびスリット領域、対応する
ラベルを設定しておく。これにより高さｈmax以下の物
体については、あるラベルのスリット光の反射像は、必
ず対応するラベルのスリット領域内に生成されることに
なる。例えば第４図において、ラベルｋのスリット領域
内に像が生成されたと仮定すると、この像にかかるスリ
ット光は、ラベルｋのスリット領域に対応するスリット
光であるということになる。
上記のスリット領域の生成処理が完了した後、つぎに認
識処理装置９のモードを計測モードに設定すると、第３
図のステップ１の判定が“NO"となり、ステップ３へ進
む。このステップ３においては、スリット光発生装置７
が作動して、平行な複数のスリット光1,1を物体６の表
面へ照射すると共に、この物体６表面での各スリット光
１の発射光がテレビカメラ８により撮像される。これに
よりテレビカメラ８の撮像面３（第６図参照）には、反
射光の像４が得られ、つぎのステップ４において、この
像４の抽出（具体的には、像の位置の検出等）が実行さ
れる。そしてつぎのステップ５において、前記像４がい
ずれのスリット領域10に属するのかを、メモリの内容を
参照しつつ検出され、その結果、その像４とスリット光
１との対応付けが行われて、そのスリット光１にスリッ
ト領域10に対応するラベルが与えられる。このラベリン
グ処理が完了すると、続くステップ６において、反射光
の像４上の各点Ｑの座標（i,j）と、特定されたスリッ
ト光１の空間上の平面方程式Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０（ただ
しA,B,C,Dは各スリット光毎に決められる定数である）
とに基づき、前記物体６上の各点Ｐの３次元座標（X,Y,
Z）が次の式のように算出されるのである。
識処理装置９のモードを計測モードに設定すると、第３
図のステップ１の判定が“NO"となり、ステップ３へ進
む。このステップ３においては、スリット光発生装置７
が作動して、平行な複数のスリット光1,1を物体６の表
面へ照射すると共に、この物体６表面での各スリット光
１の発射光がテレビカメラ８により撮像される。これに
よりテレビカメラ８の撮像面３（第６図参照）には、反
射光の像４が得られ、つぎのステップ４において、この
像４の抽出（具体的には、像の位置の検出等）が実行さ
れる。そしてつぎのステップ５において、前記像４がい
ずれのスリット領域10に属するのかを、メモリの内容を
参照しつつ検出され、その結果、その像４とスリット光
１との対応付けが行われて、そのスリット光１にスリッ
ト領域10に対応するラベルが与えられる。このラベリン
グ処理が完了すると、続くステップ６において、反射光
の像４上の各点Ｑの座標（i,j）と、特定されたスリッ
ト光１の空間上の平面方程式Ax＋By＋Cz＋Ｄ＝０（ただ
しA,B,C,Dは各スリット光毎に決められる定数である）
とに基づき、前記物体６上の各点Ｐの３次元座標（X,Y,
Z）が次の式のように算出されるのである。
（X,Y,Z）＝（ｆｘ（A,B,C,i,j）,fｙ（A,B,C,i,j）,f
ｚ（A,B,C,i,j））…… ただし、ｆｘ,fｙ,fｚは、A,B,C,i,jの関数を示す。
ｚ（A,B,C,i,j））…… ただし、ｆｘ,fｙ,fｚは、A,B,C,i,jの関数を示す。
第１図はこの発明の実施にかかる物体認識装置の概略構
成例を示す図、第２図は物体表面に形成される模様を示
す斜面図、第３図はこの発明の物体認識方法を流れを示
すフローチャート、第４図はスリット領域を説明するた
めの図、第５図はスリット領域の設定原理を示す図、第
６図はスリット光を用いた物体認識方法の一般原理を説
明するための図である。 １……スリット光、３……撮像面 ４……像、５……物体認識装置 ６……物体 ７……スリット光発生装置 ８……テレビカメラ、９……認識処理装置 10……スリット領域
成例を示す図、第２図は物体表面に形成される模様を示
す斜面図、第３図はこの発明の物体認識方法を流れを示
すフローチャート、第４図はスリット領域を説明するた
めの図、第５図はスリット領域の設定原理を示す図、第
６図はスリット光を用いた物体認識方法の一般原理を説
明するための図である。 １……スリット光、３……撮像面 ４……像、５……物体認識装置 ６……物体 ７……スリット光発生装置 ８……テレビカメラ、９……認識処理装置 10……スリット領域
Claims (2)
- 【請求項１】高さが所定の高さ制限以下の物体を認識対
象とし、認識すべき物体へ複数のスリット光を照射し且
つ物体表面での各スリット光の反射像を求めることによ
り前記物体を３次元的に認識する方法であって、 前記各スリット光の反射像が生成される撮像面上に互い
に重ならない分離した複数の領域を前記高さ制限の条件
下で各スリット光と対応させて求める学習過程と、 認識すべき物体へ複数のスリット光を照射することによ
り各スリット光の物体表面での反射像を前記撮像面上で
求めると共に、各反射像が位置する撮像面上の前記領域
を検出して各反射像をいずれかのスリット光に対応付け
るラベリング過程と、 各反射像の撮像面上の位置と、各反射像に対応付けられ
たスリット光の空間位置とに基づき、認識すべき物体上
の各点位置の座標を計測する計測過程とを一連に実施す
ることを特徴とする物体認識方法。 - 【請求項２】高さが所定の高さ制限以下の物体を認識対
象とし、認識すべき物体へ複数のスリット光を照射し且
つ物体表面での各スリット光の反射像を求めることによ
り前記物体を３次元的に認識する装置であって、 認識すべき物体へ、空間上における方程式が既知の複数
のスリット光を照射するスリット光発生装置と、 前記スリット光発生装置により照射された各スリット光
の物体表面での反射像を撮像面上に生成するテレビカメ
ラと、 前記撮像面上の各スリット光の反射像を前記テレビカメ
ラより入力して認識すべき物体上の各点位置の座標を計
測する認識処理装置とから成り、 前記認識処理装置は、 前記テレビカメラの撮像面上に予め求めた互いに重なら
ない分離した複数の領域に関するデータを各スリット光
と対応させて記憶させる記憶手段と、 各スリット光の反射像が位置する撮像面上の前記領域を
前記記憶手段を参照して検出することにより各反射像を
いずれかのスリット光に対応付ける対応付け手段と、 各反射像の撮像面上の位置と、前記対応付け手段により
それぞれの反射像に対応付けられたスリット光の前記方
程式とから認識すべき物体上の各点位置の座標を算出す
る演算手段とを備えて成る物体認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60240045A JPH0723848B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 物体認識方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60240045A JPH0723848B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 物体認識方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6298204A JPS6298204A (ja) | 1987-05-07 |
| JPH0723848B2 true JPH0723848B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=17053653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60240045A Expired - Lifetime JPH0723848B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 物体認識方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723848B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0617775B2 (ja) * | 1987-08-11 | 1994-03-09 | 工業技術院長 | 布形状検出方法 |
| JPH0544725Y2 (ja) * | 1988-02-05 | 1993-11-15 | ||
| JPH0629709B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1994-04-20 | 日本鋼管株式会社 | ３次元曲面形状の測定方法及び装置 |
| JPH0233670A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品の認識方法 |
| JPH07117384B2 (ja) * | 1989-02-17 | 1995-12-18 | 鐘淵化学工業株式会社 | 立体形状測定装置及び測定方法 |
| JPH04320578A (ja) * | 1991-04-19 | 1992-11-11 | Koudo Eizou Gijutsu Kenkyusho:Kk | 画像蓄積装置及び画像蓄積方法 |
| WO2012005226A1 (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-12 | 株式会社メガトレード | 厚み検査装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049474A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 物体検出方法 |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60240045A patent/JPH0723848B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6298204A (ja) | 1987-05-07 |
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