JPH0850018A - Apparatus and method for measuring distance - Google Patents
Apparatus and method for measuring distanceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、産業用ロボ
ットの視覚センサに適用して好適な距離測定装置および
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device and method suitable for application to, for example, a visual sensor of an industrial robot.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、産業用ロボットには、その視
覚センサとして２台のビデオカメラが取り付けられ、こ
の２台のビデオカメラにより対象物を撮像し、その対象
物に係る２つの画像信号に基づいて、いわゆる両眼立体
視法により、ビデオカメラ位置（視覚センサ位置）から
対象物までの距離を非接触で測定することが行われてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, an industrial robot is equipped with two video cameras as its visual sensor, and an image of an object is picked up by these two video cameras, and two image signals relating to the object are obtained. Based on the so-called binocular stereoscopic method, the distance from the position of the video camera (visual sensor position) to the object is measured in a non-contact manner.
【０００３】図４は、この両眼立体視法の説明に供され
る線図である。FIG. 4 is a diagram used to explain this binocular stereoscopic vision.
【０００４】図４において、２台のビデオカメラ１、２
（便宜上、ドットで表している。）が、それぞれ、Ｘ軸
上の原点Ｏおよび点Ｘ１に配されている。ここでは、こ
れらの原点Ｏおよび原点Ｘ１が投影中心であるものとす
る。ビデオカメラ１、２の光軸４、５はＹ軸と平行にさ
れている。In FIG. 4, two video cameras 1, 2 are provided.
(For convenience, they are represented by dots.) Are arranged at the origin O and the point X1 on the X axis, respectively. Here, it is assumed that the origin O and the origin X1 are projection centers. The optical axes 4 and 5 of the video cameras 1 and 2 are parallel to the Y axis.
【０００５】この２台のビデオカメラ１、２により対象
物Ｐを撮像したときの画面６、７上の対象物Ｐに対応す
る画像ＰＲ、ＰＬのｘｙ座標（画面６、７上の座標）上
の点を、それぞれ、点ＰＲ＝（ｘｒ，ｙｒ）、点ＰＬ＝
（ｘｌ，ｙｌ）とする。また、画面６、７上のそれぞれ
のｘｙ座標上の原点とビデオカメラ１、２の位置（投影
中心）とを結ぶ直線の長さをＣL 、ＣR とする。On the xy coordinates (coordinates on the screens 6 and 7) of the images PR and PL corresponding to the objects P on the screens 6 and 7 when the object P is imaged by the two video cameras 1 and 2. , Respectively, point PR = (xr, yr), point PL =
(Xl, yl). Also, the position length of a straight line connecting (projection center) and the origin and the video camera 1 on each xy coordinate on screen 6, 7 C L, and C R.
【０００６】この場合、対象物ＰのＹ座標、すなわち、
ビデオカメラ１、２の位置からの距離ｄは、周知のよう
に、（１）式で示される関数Ｆで与えられる。In this case, the Y coordinate of the object P, that is,
As is well known, the distance d from the positions of the video cameras 1 and 2 is given by the function F shown by the equation (1).
【０００７】 ｄ＝Ｆ（Ｘ１，ＣL ，ＣR 、ｘｌ，ｘｒ） …（１） 測定誤差を少なくするためには、ビデオカメラを３台以
上にして距離ｄを測定すること、いわゆる多眼視による
ことが好ましいとされている。なお、関数Ｆの詳細は、
文献「画像解析ハンドブック」（東京大学出版会、高木
幹雄・下田陽久監修、１９９２年１月１５日第３刷、
２．３．３ ３次元計測 ５９４頁〜６０５頁）に記載
されている。D = F (X1, C L , C R , xl, xr) (1) In order to reduce the measurement error, three or more video cameras are used to measure the distance d, so-called multi-view. It is said that visual inspection is preferable. The details of the function F are as follows.
Reference "Image Analysis Handbook" (The University of Tokyo Press, edited by Mikio Takagi and Yohisa Shimoda, 3rd edition, January 15, 1992,
2.3.3 Three-dimensional measurement, pages 594 to 605).
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際上、画
面６、７上で対象物Ｐの画像ＰＲ、ＰＬを特定するため
には、画像ＰＲ、ＰＬとその背景との間に明暗（明度
差）があることが必須である。By the way, in practice, in order to specify the images PR and PL of the object P on the screens 6 and 7, in order to identify the images PR and PL and the background thereof, there is a difference in brightness (brightness difference). ) Is required.
【０００９】従来、この明暗を得るために、対象物Ｐに
スポット光をあてる、またはスリット光をあてる技術が
知られている（スリット光をあてる技術としては、例え
ば、特開平３−１３１７０６号公報参照）。Conventionally, there is known a technique for shining spot light or slit light on the object P in order to obtain this light and shade (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-131706 discloses a technique for shining slit light). reference).
【００１０】しかしながら、スポット光またはスリット
光は、画面６、７上では、点または線分としてしか表示
されず、対象物Ｐ上の傷やエッジと誤認する可能性が高
く、実用上、明暗を分離しにくいという問題があった。
その上、それらスポット光およびスリット光は、室内照
明光や屋外光の影響を受け易く、実際には、それら外乱
光を分離するための電気的なフィルタ処理に相当の時間
がかかるという問題があり、また、そのフィルタ処理に
よっても外乱光を確実に分離することができない場合が
あるという問題もあった。However, the spot light or slit light is displayed only as points or line segments on the screens 6 and 7, and is highly likely to be mistaken as a scratch or an edge on the object P. There was a problem that it was difficult to separate.
In addition, the spot light and the slit light are easily affected by the indoor illumination light and the outdoor light, and in fact, there is a problem that it takes a considerable time to perform an electrical filtering process for separating the ambient light. There is also a problem that the ambient light may not be reliably separated even by the filtering process.
【００１１】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、撮像対象物の対応点の明度差、言い換
えれば、画像上の明暗境界線を確実に得ることを可能と
する距離測定装置および方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in consideration of such a problem, and a distance measurement which can surely obtain a difference in brightness between corresponding points of an object to be imaged, in other words, a bright / dark boundary line on an image. It is an object to provide an apparatus and method.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この装置発明は、例え
ば、図１に示すように、少なくとも２つの撮像手段１
１、１２により対象物１０を撮像して画像を得、得られ
た画像に基づいて撮像手段１１、１２から対象物１０ま
での距離ｄを測定する距離測定装置において、平行光照
射手段１３を有し、この平行光照射手段１３からの平行
光Ｌ０を対象物１０に照射し、この平行光Ｌ０が照射さ
れた部分２３と照射されない部分とを含んで対象物１０
を少なくとも２つの撮像手段１１、１２により撮像した
後、得られた画像信号Ｓ１１、Ｓ２１に基づく画像上の
明暗境界線の座標ずれに基づいて対象物１０までの距離
ｄを算出することを特徴とする。According to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, at least two image pickup means 1 are provided.
In the distance measuring device for measuring the distance d from the image pickup means 11 and 12 to the object 10 based on the obtained images, the parallel light irradiation means 13 is provided. Then, the parallel light L0 from the parallel light irradiating means 13 is irradiated onto the object 10, and the object 10 including the part 23 irradiated with the parallel light L0 and the part not irradiated with the parallel light L0.
Is imaged by at least two image pickup means 11 and 12, and then the distance d to the object 10 is calculated based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image based on the obtained image signals S11 and S21. To do.
【００１３】この場合、画像信号Ｓ１１、Ｓ２１に基づ
く画像上の明暗境界線の座標ずれに基づいて対象物１０
までの距離ｄを算出する際、画像信号Ｓ１１、Ｓ２１に
輪郭強調処理３２、４２を施した輪郭強調後の画像信号
Ｓ１３、Ｓ２３を得、この輪郭強調後の画像信号Ｓ１
３、Ｓ２３に基づく少なくとも２つの撮像手段１１、１
２により得られた画像上の明暗境界線の座標ずれに基づ
いて対象物１０までの距離ｄを算出することを特徴とす
る。In this case, the object 10 is detected based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image based on the image signals S11 and S21.
When calculating the distance d up to, edge-enhanced image signals S13 and S23 obtained by subjecting the image signals S11 and S21 to edge-enhancement processing 32 and 42 are obtained, and the edge-enhanced image signal S1 is obtained.
3, at least two imaging means 11, 1 based on S23
The distance d to the object 10 is calculated based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image obtained in 2.
【００１４】また、この方法発明は、少なくとも２つの
撮像手段１１、１２により対象物１０を撮像して画像を
得、得られた画像に基づいて撮像手段１１、１２から対
象物１０までの距離ｄを測定する距離測定方法におい
て、少なくとも２つの撮像手段１１、１２のうちの１つ
の撮像手段１１で得られる画像信号Ｓ１１のレベルの平
均値を求める過程と、平行光照射手段１３からの平行光
Ｌ０を対象物１０の一部に照射して対象物１０上に明部
２３を形成する過程と、少なくとも２つの撮像手段１
１、１２により明部２３が形成された対象物１０を撮像
し、各撮像手段１１、１２で得られた各画像信号Ｓ１
１、Ｓ２１の明部のレベルの平均値およびそれ以外の部
分の暗部のレベルの平均値を求める過程と、前記明部と
暗部のレベルの平均値の中央値を各撮像手段１１、１２
に対応する閾値Ｔ１、Ｔ２とする過程と、得られた各閾
値Ｔ１、Ｔ２とこれに対応する各撮像手段１１、１２で
得られた画像信号Ｓ１３、Ｓ２３とを比較して画像信号
Ｓ１３、Ｓ２３を明部と暗部に対応する２値画像信号Ｓ
１４、Ｓ２４に変換する比較過程と、各撮像手段１１、
１２に係る２値画像信号Ｓ１４、Ｓ２４による画像か
ら、各撮像手段１１、１２相互の明暗境界線の座標ずれ
に基づいて対象物１０までの距離ｄを算出する過程とを
有することを特徴とする。Further, according to the method invention, the object 10 is imaged by at least two imaging means 11 and 12, and an image is obtained, and the distance d from the imaging means 11 and 12 to the object 10 is based on the obtained images. In the distance measuring method for measuring the, the process of obtaining the average value of the level of the image signal S11 obtained by one of the at least two image pickup means 11 and 12, and the parallel light L0 from the parallel light irradiation means 13. Irradiating a part of the object 10 with the light to form the bright portion 23 on the object 10, and at least two imaging means 1
The image signal S1 obtained by the image pickup means 11 and 12 by picking up an image of the object 10 on which the bright portion 23 is formed by 1 and 12
1. A process of obtaining the average value of the level of the bright part and the average value of the dark part of the other part in S21, and the median value of the average value of the levels of the bright part and the dark part are taken as the image pickup means 11 and 12, respectively.
And the image signals S13 and S23 obtained by the image pickup means 11 and 12 corresponding to the obtained threshold values T1 and T2, respectively, are compared to obtain the image signals S13 and S23. Is a binary image signal S corresponding to the bright and dark areas.
14, the comparison process of converting to S24, and the image pickup means 11,
And a step of calculating a distance d to the object 10 based on the coordinate shift of the bright and dark boundary lines between the image pickup means 11 and 12 from the images based on the binary image signals S14 and S24. .
【００１５】この場合において、画像信号Ｓ１３、Ｓ２
３を明部と暗部に対応する２値画像信号Ｓ１４、Ｓ２４
に変換する比較過程における画像信号は、輪郭強調処理
後の画像信号Ｓ１３、Ｓ２３であることを特徴とする。In this case, the image signals S13 and S2
3 is a binary image signal S14, S24 corresponding to a bright part and a dark part.
The image signals in the comparison process of converting to are the image signals S13 and S23 after the edge enhancement processing.
【００１６】[0016]
【作用】この発明によれば、平行光照射手段からの平行
光が照射された部分と照射されない部分とを含んで対象
物を少なくとも２つの撮像手段により撮像した後、得ら
れた画像信号に基づく画像上の明暗境界線の座標ずれに
基づいて対象物までの距離を算出するようにしている。
このため、外乱光があっても、撮像対象物上の明度差を
大きくでき、画像信号に基づく画像上の明暗境界線を確
実に得ることができる。According to the present invention, the object is imaged by at least two image pickup means including the portion irradiated with the parallel light from the parallel light irradiation means and the portion not irradiated with the parallel light, and based on the image signal obtained. The distance to the object is calculated based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image.
For this reason, even if there is ambient light, the difference in brightness on the object to be imaged can be increased, and the bright / dark boundary line on the image based on the image signal can be reliably obtained.
【００１７】この場合、輪郭強調後の画像信号を利用す
るようにすれば、一層確実に、画像信号に基づく画像上
の明暗境界線を得ることができる。In this case, if the image signal after the edge enhancement is used, the bright-dark boundary line on the image based on the image signal can be obtained more reliably.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。なお、以下に参照する図面において、
上述の図４に示したものと対応するものには同一の符号
を付けてその詳細な説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings referred to below,
The parts corresponding to those shown in FIG. 4 described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００１９】図１は、この一実施例の構成を示してい
る。FIG. 1 shows the configuration of this embodiment.
【００２０】参照符号１０は撮像対象物であり、この撮
像対象物１０に対面して、相対位置関係が固定されたビ
デオカメラ（撮像手段）１１、１２と平行光光源（平行
光照射手段）１３とが配されている。ビデオカメラは３
台以上でもよい。Reference numeral 10 is an image pickup object, and facing the image pickup object 10, video cameras (image pickup means) 11 and 12 and a parallel light source (parallel light irradiation means) 13 having a fixed relative positional relationship. And are arranged. 3 video cameras
It may be more than a stand.
【００２１】ビデオカメラ１１、１２と平行光光源１３
とは、撮像対象物１０が形成する面と平行に配されたレ
ール１５上を矢印Ｘ方向（Ｘ軸方向）に一体的に移動可
能に構成されている。The video cameras 11 and 12 and the parallel light source 13
Is configured so as to be integrally movable in the arrow X direction (X-axis direction) on the rail 15 arranged in parallel with the surface formed by the imaging object 10.
【００２２】ビデオカメラ１１、１２は、基本的には、
結像レンズとＣＣＤエリアセンサ等とエンコーダとを有
し、アナログ信号であるビデオ信号（画像信号）Ｓ１
１、Ｓ２１を出力するように構成されている。The video cameras 11 and 12 are basically
A video signal (image signal) S1 that is an analog signal and has an imaging lens, a CCD area sensor, and an encoder.
1 and S21 are output.
【００２３】平行光光源１３は、光源としてのランプと
放物面鏡、フレネルレンズまたはコリメータレンズを組
み合わせた周知の光源を用いることができる。As the collimated light source 13, a known light source in which a lamp as a light source is combined with a parabolic mirror, a Fresnel lens or a collimator lens can be used.
【００２４】平行光光源１３から出射された平行光Ｌ０
が、撮像対象物１０上の一定領域（一定面積であり、平
行光照射領域ともいう。）２３を照射するようにされて
いる。なお、平行光照射領域２３は、円形、長方形等任
意の形状で良い。The parallel light L0 emitted from the parallel light source 13
However, a fixed area (a fixed area and also referred to as a parallel light irradiation area) 23 on the imaging object 10 is irradiated. The parallel light irradiation area 23 may have any shape such as a circle or a rectangle.
【００２５】前記ＣＣＤエリアセンサ上の画像形成可能
領域に対応する撮像対象物１０上の領域、すなわち、撮
像領域２１、２２の画像情報を有する光Ｌ１、Ｌ２がビ
デオカメラ１１、１２に取り込まれ、その撮像領域２
１、２２の画像情報を有するビデオ信号Ｓ１１、Ｓ２１
として出力される。Lights L1 and L2 having the image information of the image pickup areas 21 and 22 corresponding to the image formable area on the CCD area sensor are taken into the video cameras 11 and 12, Its imaging area 2
Video signals S11 and S21 having image information of 1 and 22
Is output as
【００２６】なお、撮像領域２１、２２には、平行光照
射領域２３の全部または一部と平行光照射領域２３以外
の部分が含まれるように、ビデオカメラ１１、１２、平
行光光源１３および撮像対象物１０の位置を予め設定し
ておく。The image pickup areas 21 and 22 include the video cameras 11 and 12, the parallel light source 13, and the image pickup so that the whole or part of the parallel light irradiation area 23 and the portion other than the parallel light irradiation area 23 are included. The position of the object 10 is set in advance.
【００２７】ビデオカメラ１１、１２から出力されたビ
デオ信号Ｓ１１、Ｓ２１は、Ａ／Ｄ変換器３１、４１に
よりデジタル信号のビデオ信号Ｓ１２、Ｓ２２に変換さ
れた後、輪郭強調回路３２、４２で水平方向および垂直
方向の輪郭強調処理が施された後、輪郭強調後のビデオ
信号Ｓ１３、Ｓ２３が２値化回路（比較手段）３３、４
３の比較入力端子に供給されるとともに、マルチプレク
サ３４、４４のそれぞれ一方の固定接点３４ｂ、４４ｂ
に供給される。The video signals S11 and S21 output from the video cameras 11 and 12 are converted into digital video signals S12 and S22 by the A / D converters 31 and 41, and then horizontal by the contour emphasis circuits 32 and 42. After the edge and vertical edge enhancement processing is performed, the edge-enhanced video signals S13 and S23 are binarized circuits (comparison means) 33 and 4, respectively.
3 is supplied to the comparison input terminal and one fixed contact 34b, 44b of each of the multiplexers 34, 44 is provided.
Is supplied to.
【００２８】２値化回路３３、４３の基準入力端子に
は、パーソナルコンピュータ（制御手段、以下、必要に
応じてパソコンという。）５１から、それぞれ、閾値Ｔ
１、Ｔ２が供給されている。２値化回路３３、４３の出
力信号である２値ビデオ信号Ｓ１４、Ｓ２４は、マルチ
プレクサ３４、４４のそれぞれ他方の固定接点３４ｃ、
４４ｃに供給される。The reference input terminals of the binarization circuits 33 and 43 are provided with a threshold value T from a personal computer (control means, hereinafter referred to as a personal computer, if necessary) 51.
1, T2 are supplied. Binary video signals S14 and S24, which are output signals of the binarization circuits 33 and 43, receive fixed contacts 34c on the other side of the multiplexers 34 and 44, respectively.
44c.
【００２９】マルチプレクサ３４、４４の共通接点３４
ａ、４４ａを通じて、画像メモリ３５、４５にそれぞれ
ビデオ信号Ｓ１５、Ｓ２５が記憶される。ビデオ信号Ｓ
１５、Ｓ２５の内容は、（連続）ビデオ信号Ｓ１３、Ｓ
２３または２値ビデオ信号Ｓ１４、Ｓ２４である。Common contact 34 of multiplexers 34 and 44
Video signals S15 and S25 are stored in the image memories 35 and 45 through a and 44a, respectively. Video signal S
The contents of 15, S25 are (continuous) video signals S13, S
23 or binary video signals S14 and S24.
【００３０】画像メモリ３５、４５に記憶されているビ
デオ信号Ｓ１５、Ｓ２５に対してパソコン５１により後
述する所定の処理が行われる。パソコン５１は、ＣＰ
Ｕ、システムプログラムが記憶されるＲＯＭ（読み出し
専用メモリ）、ワーク用のＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）５２、外部ＣＲＴ５５等を有し、上記所定の処理
結果のデータがＲＡＭ５２に記憶されるようになってい
る。The personal computer 51 performs predetermined processing described later on the video signals S15 and S25 stored in the image memories 35 and 45. PC 51 is CP
U, a ROM (read-only memory) in which a system program is stored, a work RAM (random access memory) 52, an external CRT 55, and the like are provided, and the data of the predetermined processing result is stored in the RAM 52. There is.
【００３１】パソコン５１は、基本的には、上記所定の
処理結果に基づいて２値化回路３３、４３の基準入力端
子に閾値Ｔ１、Ｔ２を設定するとともに、システムプロ
グラムに記載されている処理シーケンスに基づいてマル
チプレクサ３４、４４の可動接点を切り替える。さら
に、パソコン５１は、上記システムプログラムおよび上
記処理結果等に基づいて光源ドライバ５３を制御する。
光源ドライバ５３の出力信号により平行光光源１３が駆
動され、これを構成するランプ等の発光強度が変えられ
ることで、撮像対象物１０上の平行光照射領域２３の照
度が変更される。なお、繁雑さを避けるために図示はし
ていないが、ビデオカメラ１１、１２、Ａ／Ｄ変換器３
１、４１、輪郭強調回路３２、４２は、パソコン５１に
よって制御できるようになっている。Basically, the personal computer 51 sets thresholds T1 and T2 to the reference input terminals of the binarization circuits 33 and 43 based on the above-mentioned predetermined processing result, and at the same time, the processing sequence described in the system program. The movable contacts of the multiplexers 34 and 44 are switched based on Further, the personal computer 51 controls the light source driver 53 based on the system program, the processing result, and the like.
The collimated light source 13 is driven by the output signal of the light source driver 53, and the emission intensity of the lamp or the like that constitutes the collimated light source 13 is changed, so that the illuminance of the collimated light irradiation region 23 on the imaging target 10 is changed. Although not shown in order to avoid complexity, the video cameras 11, 12 and the A / D converter 3 are not shown.
The personal computers 51 and 41 and the contour emphasis circuits 32 and 42 can be controlled.
【００３２】次に、上記実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the above embodiment will be described.
【００３３】図２は、その動作説明に供されるフローチ
ャートである。FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation.
【００３４】まず、平行光光源１３から平行光Ｌ０を撮
像対象物１０に照射しない状態、すなわち、平行光光源
１３のオフ状態で任意のビデオカメラ、例えば、ビデオ
カメラ１１で撮像対象物１０を撮像し、この撮像結果の
ビデオ信号Ｓ１５（Ｓ１１）を画像メモリ３５に取り込
む（ステップＳ１）。この場合、マルチプレクサ３４の
共通接点３４ａと固定接点３４ｂとを接続し、輪郭強調
回路３２の出力ビデオ信号Ｓ１３がビデオ信号Ｓ１５と
して画像メモリ３５に供給されるようにしておく。First, the image pickup object 10 is picked up by an arbitrary video camera, for example, the video camera 11 in a state in which the parallel light source 13 does not irradiate the image pickup object 10 with the parallel light L0. Then, the video signal S15 (S11) of this imaging result is taken into the image memory 35 (step S1). In this case, the common contact 34a of the multiplexer 34 and the fixed contact 34b are connected so that the output video signal S13 of the contour emphasis circuit 32 is supplied to the image memory 35 as the video signal S15.
【００３５】次に、画像メモリ３５に記憶されているビ
デオ信号Ｓ１５に係る画面を構成する全画素の信号レベ
ルの平均をとることで、撮像対象物１０のビデオカメラ
１１に係る全画面の平均照度Ｉ１（この場合、暗部の平
均照度）を算出してＲＡＭ５２に記憶する（ステップＳ
２）。Next, the average illuminance of the entire screen of the video camera 11 of the object to be imaged 10 is obtained by averaging the signal levels of all the pixels constituting the screen of the video signal S15 stored in the image memory 35. I1 (in this case, the average illuminance of the dark part) is calculated and stored in the RAM 52 (step S
2).
【００３６】次いで、平行光光源１３をオン状態にし、
撮像対象物１０に対して平行光Ｌ０を照射し、その場合
のビデオ信号Ｓ１５を再び画像メモリ３５に取り込む
（ステップＳ３）。Then, the parallel light source 13 is turned on,
The parallel light L0 is applied to the image pickup object 10, and the video signal S15 in that case is taken into the image memory 35 again (step S3).
【００３７】このとき、画像メモリ３５に記憶されてい
るビデオ信号Ｓ１５に係る画面を構成する画素のうち、
ハイレベルの信号の信号レベルの平均をとることで、平
行光照射領域２３の明部に対応する部分の平均照度Ｉ０
を算出する（ステップＳ４）。なお、ビデオ信号Ｓ１５
の信号レベル等、ビデオ信号の信号レベルは、撮像領域
２１、２２、平行光照射領域２３の照度と一定な比例関
係にあるので、以下、信号レベルを照度ともいう。同様
に、外部ＣＲＴ５５上に表示される画面６１（６２）上
の明るさも照度ともいう。At this time, among the pixels forming the screen relating to the video signal S15 stored in the image memory 35,
By averaging the signal levels of the high level signals, the average illuminance I0 of the portion corresponding to the bright portion of the parallel light irradiation area 23 is calculated.
Is calculated (step S4). The video signal S15
Since the signal level of the video signal, such as the signal level of 1, is proportional to the illuminance of the imaging regions 21 and 22 and the parallel light irradiation region 23, the signal level is hereinafter also referred to as illuminance. Similarly, the brightness on the screen 61 (62) displayed on the external CRT 55 is also called illuminance.
【００３８】図３Ａは、画像メモリ３５に記憶されてい
るビデオ信号Ｓ１５に係る画面６１上の１つの走査線に
係るＸ軸方向の照度分布を表している。照度Ｉ１は、ス
テップＳ２で算出した暗部の平均照度であり、照度Ｉ０
は、ステップＳ４で算出した明部の平均照度を示してい
る。FIG. 3A shows the illuminance distribution in the X-axis direction for one scanning line on the screen 61 according to the video signal S15 stored in the image memory 35. The illuminance I1 is the average illuminance of the dark part calculated in step S2, and the illuminance I0
Indicates the average illuminance of the bright portion calculated in step S4.
【００３９】そこで、この場合、明部と暗部の平均照度
差ΔＩ（ΔＩ＝Ｉ０−Ｉ１）が一定レベル差以上になる
ように平行光光源１３から照射される平行光Ｌ０の光量
を光源ドライバ５３を通じて調整する（ステップＳ
５）。これは、以下に説明するように、２値化する際の
レベル差を確保するためである。Therefore, in this case, the light source driver 53 sets the light amount of the parallel light L0 emitted from the parallel light source 13 so that the average illuminance difference ΔI (ΔI = I0-I1) between the bright portion and the dark portion becomes a certain level difference or more. Adjust through (Step S
5). This is to ensure a level difference when binarizing, as described below.
【００４０】平行光光源１３の光量の調整終了後に、ビ
デオカメラ１１、１２でそれぞれ撮像領域２１、２２を
撮像し、ビデオ信号Ｓ１５、Ｓ２５を画像メモリ３５、
４５に取り込み、各ビデオ信号Ｓ１５、Ｓ２５について
それぞれ明部と暗部にかかる平均照度を算出する（ステ
ップＳ６）。After the adjustment of the light amount of the collimated light source 13 is completed, the video cameras 11 and 12 respectively capture the imaging regions 21 and 22, and the video signals S15 and S25 are stored in the image memory 35.
Then, the average illuminance applied to the bright portion and the dark portion of each of the video signals S15 and S25 is calculated (step S6).
【００４１】図３Ｂに示すように、ビデオ信号Ｓ１５か
ら算出した明部の平均照度がＩ０、暗部の平均照度がＩ
１であり、ビデオ信号Ｓ２５から算出した明部の平均照
度がＩ０２、暗部の平均照度がＩ２であるものとする。
明部の平均照度Ｉ０と平均照度Ｉ０２の値（暗部の平均
照度Ｉ１と平均照度Ｉ２の値）が異なるのは、ビデオカ
メラ１１、１２の間でオフセットの差およびゲインの差
が存在するからである。As shown in FIG. 3B, the average illuminance of the bright portion calculated from the video signal S15 is I0, and the average illuminance of the dark portion is I.
1 and the average illuminance of the bright portion calculated from the video signal S25 is I02, and the average illuminance of the dark portion is I2.
The values of the average illuminance I0 and the average illuminance I02 of the bright part (the values of the average illuminance I1 and the average illuminance I2 of the dark part) are different because there is a difference in offset and a difference in gain between the video cameras 11 and 12. is there.
【００４２】そこで、各ビデオ信号Ｓ１３、Ｓ２３を２
値化する際の２値化回路３３、４３に設定するための閾
値Ｔ１、Ｔ２としては、それぞれ、それらの中央値をと
る。Therefore, each of the video signals S13 and S23 is set to 2
The threshold values T1 and T2 to be set in the binarization circuits 33 and 43 at the time of binarization take their median values, respectively.
【００４３】すなわち、２値化回路３３に設定する閾値
Ｔ１はＴ１＝（Ｉ０−Ｉ１）／２とし、２値化回路４３
に設定する閾値Ｔ２は、Ｔ２＝（Ｉ０２−Ｉ２）／２と
する（ステップＳ７）。That is, the threshold T1 set in the binarization circuit 33 is T1 = (I0-I1) / 2, and the binarization circuit 43 is set.
The threshold value T2 to be set to is T2 = (I02-I2) / 2 (step S7).
【００４４】次に、マルチプレクサ３４、４４を切り替
えて、共通接点３４ａと固定接点３４ｃ、共通接点４４
ａと固定接点４４ｃとを接続する。Next, the multiplexers 34 and 44 are switched to switch the common contact 34a, the fixed contact 34c, and the common contact 44.
a is connected to the fixed contact 44c.
【００４５】この状態において、輪郭強調後のビデオ信
号Ｓ１３、Ｓ２３をそれぞれ２値化回路３３、４３で
「１」または「０」の値に２値化し、２値ビデオ信号Ｓ
１４（Ｓ１５）、Ｓ２４（Ｓ２５）を画像メモリ３５、
４５に記憶する（ステップＳ８）。In this state, the video signals S13 and S23 after the edge enhancement are binarized into "1" or "0" values by the binarization circuits 33 and 43, respectively.
14 (S15) and S24 (S25) to the image memory 35,
It is stored in 45 (step S8).
【００４６】この場合、画像メモリ３５、４５はビット
マップメモリの機能を有することになる。In this case, the image memories 35 and 45 have a bit map memory function.
【００４７】図３Ｃは、その記憶内容に対応する外部Ｃ
ＲＴ５５の画面６１、６２上の画像６３、６４を表して
いる。画面６１上の画像６３は、平行光照射領域２３に
対応する明部６３ａと、撮像領域２１から平行光照射領
域２３を除いたハッチングを施した暗部６３ｂとからな
る２値画像（白色領域と黒色領域とからなるモノクロ明
暗画像）になる。また、画面６２上の画像６４は、平行
光照射領域２３に対応する明部６４ａと撮像領域２２か
ら平行光照射領域２３を除いたハッチングを施した暗部
６４ｂとからなる２値画像になる。これらの画像６３、
６４は、２値画像であるので、明暗境界線６６、６７が
確実に得られる。FIG. 3C shows an external C corresponding to the stored contents.
Images 63 and 64 on the screens 61 and 62 of the RT 55 are shown. The image 63 on the screen 61 is a binary image (white area and black area) including a bright portion 63a corresponding to the parallel light irradiation area 23 and a hatched dark portion 63b excluding the parallel light irradiation area 23 from the imaging area 21. A monochrome light and dark image consisting of areas). Further, the image 64 on the screen 62 is a binary image including a bright portion 64a corresponding to the parallel light irradiation area 23 and a hatched dark portion 64b excluding the parallel light irradiation area 23 from the imaging area 22. These images 63,
Since 64 is a binary image, the bright and dark boundary lines 66 and 67 are surely obtained.
【００４８】図３Ｄは、画像６３と画像６４を同一画面
６５上に描いた合成的画面を示してている。この画面６
５上の対応する位置の画像ＰＲ、ＰＬのｘｙ座標（これ
は、ビットマップメモリとしての画像メモリ３５、４５
のアドレス位置として換算することができる。）に基づ
いて、上述の両眼立体視法による（１）式に示した関数
Ｆを用いて、ビデオカメラ１１、１２の位置から撮像対
象物１０までの距離ｄを求める（ステップＳ９）。FIG. 3D shows a synthetic screen in which the image 63 and the image 64 are drawn on the same screen 65. This screen 6
5, the xy coordinates of the images PR and PL at the corresponding positions (this is the image memories 35 and 45 as bitmap memories).
Can be converted as the address position of. ), The distance d from the positions of the video cameras 11 and 12 to the image-capturing target 10 is obtained by using the function F shown in the equation (1) by the above-mentioned binocular stereoscopic method (step S9).
【００４９】なお、上述の実施例においては、ビデオカ
メラを２台用いて距離ｄを求める技術を説明している
が、３台以上の場合には、ステップＳ６以降において、
例えば、ビデオカメラ１１以外の残りのビデオカメラ全
てについての処理を行えば良い。In the above embodiment, the technique for obtaining the distance d by using two video cameras has been described. However, in the case of three or more video cameras, in step S6 and subsequent steps,
For example, the processing may be performed for all the remaining video cameras other than the video camera 11.
【００５０】このように上述の実施例によれば、平行光
光源１３からの平行光Ｌ０が照射された平行光照射領域
２３と照射されない部分とを含んで撮像対象物１０を少
なくとも２つのビデオカメラ１１、１２により撮像した
後、得られたビデオ信号Ｓ１５、Ｓ２５に基づく画像６
３、６４上の明暗境界線６６、６７の座標ずれＸ１に基
づいてビデオカメラ１１、１２から撮像対象物１０まで
の距離ｄを、両眼立体視法を用いて算出するようにして
いる。この場合、平行光Ｌ０の明るさを調整して明部
（平行光照射領域２３）と暗部（撮像領域２１、２２か
らそれぞれ平行光照射領域２３を除いた領域）との明る
さの差が一定以上の差になるようにしてから閾値Ｔ１、
Ｔ２を決め、その後に２値化しているので、外乱光があ
っても、撮像対象物１０上の明度差を大きくでき、２値
ビデオ信号Ｓ１４、Ｓ２４に基づく画像６３、６４上の
明暗境界線６６、６７を確実に得ることができる。As described above, according to the above-described embodiment, at least two video cameras including the object 10 to be imaged including the parallel light irradiation area 23 to which the parallel light L0 from the parallel light source 13 is irradiated and the non-irradiated portion. An image 6 based on the obtained video signals S15 and S25 after imaging by 11 and 12
The distance d from the video cameras 11 and 12 to the imaging object 10 is calculated using the binocular stereoscopic method based on the coordinate shift X1 of the bright and dark boundary lines 66 and 67 on the lines 3 and 64. In this case, the brightness of the parallel light L0 is adjusted so that the difference in brightness between the bright portion (parallel light irradiation area 23) and the dark portion (areas obtained by removing the parallel light irradiation area 23 from the imaging areas 21 and 22) is constant. After setting the difference above, the threshold value T1,
Since T2 is determined and binarized after that, even if there is ambient light, the brightness difference on the imaging object 10 can be made large, and the light-dark boundary lines on the images 63 and 64 based on the binary video signals S14 and S24. It is possible to reliably obtain 66 and 67.
【００５１】また、輪郭強調後のビデオ信号Ｓ１３、Ｓ
２３を利用しているので、一層確実に、ビデオ信号Ｓ１
３、Ｓ２３に基づく画像６３、６４上の明暗境界線６
６、６７を得ることができる。Further, the video signals S13 and S after the edge enhancement are performed.
23, the video signal S1
3, the light-dark boundary line 6 on the images 63 and 64 based on S23
6, 67 can be obtained.
【００５２】さらに、閾値Ｔ１、Ｔ２を決める際に、そ
れぞれのビデオカメラ１１、１２で相互に独立に閾値Ｔ
１、Ｔ２を中央値に決定しているので、ビデオカメラ１
１、１２間のオフセット、感度等の校正は、それほど正
確に行う必要がない。すなわち、ビデオカメラ１１、１
２の感度、オフセット等の精度はラフでもよい。Further, when the thresholds T1 and T2 are determined, the thresholds T are independently set in the respective video cameras 11 and 12.
Since 1 and T2 are set to the median, the video camera 1
It is not necessary to calibrate the offset between 1 and 12 and the sensitivity so accurately. That is, the video cameras 11, 1
The accuracy of sensitivity and offset of 2 may be rough.
【００５３】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得
ることはもちろんである。The present invention is not limited to the above embodiment,
It goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、平行光照射手段からの平行光が照射された部分と照
射されない部分とを含んで対象物を少なくとも２つの撮
像手段により撮像した後、得られた画像信号に基づく画
像上の明暗境界線の座標ずれに基づいて対象物までの距
離を多眼立体視法に基づいて算出するようにしている。
このため、外乱光があっても、撮像対象物上の明度差を
大きくでき、画像信号に基づく画像上の明暗境界線を確
実に得ることができる。As described above, according to the present invention, after the object is imaged by at least two imaging means including the part irradiated with the parallel light from the parallel light irradiation means and the part not irradiated with the parallel light. The distance to the object is calculated based on the coordinate shift of the bright-dark boundary line on the image based on the obtained image signal based on the multi-view stereoscopic method.
For this reason, even if there is ambient light, the difference in brightness on the object to be imaged can be increased, and the bright / dark boundary line on the image based on the image signal can be reliably obtained.
【００５５】画像信号として、輪郭強調後の画像信号を
利用するようにすれば、一層確実に、画像信号に基づく
画像上の明暗境界線を得ることができる。If the image signal after contour enhancement is used as the image signal, the bright-dark boundary line on the image based on the image signal can be obtained more reliably.
【００５６】さらに、従来の技術の項で示したような電
気的なフィルタ処理を必要としないので、対象物までの
距離を得るまでの処理時間が短くなるという効果も達成
される。Furthermore, since the electric filter processing as described in the section of the prior art is not required, the effect of shortening the processing time until the distance to the object is obtained is also achieved.
【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートで
ある。FIG. 2 is a flowchart provided for explaining the operation of the example of FIG.
【図３】図１例の動作説明に供される線図であって、Ａ
は、ビデオカメラの移動方向と平行する方向の撮像対象
物上での照度分布の例を示す線図、Ｂは、異なるビデオ
カメラに係る照度分布の例を示す線図、Ｃは、異なるビ
デオカメラそれぞれのビデオ信号に係る画像を示す線
図、Ｄは、それら異なるビデオカメラそれぞれのビデオ
信号に係る画像を合成的に表した線図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the example in FIG.
Is a diagram showing an example of an illuminance distribution on an imaging object in a direction parallel to the moving direction of the video camera, B is a diagram showing an example of an illuminance distribution relating to different video cameras, and C is a different video camera. Diagrams showing images relating to the respective video signals, D is a diagram synthetically representing the images relating to the video signals of the different video cameras.
【図４】両眼立体視法の説明に供される線図である。FIG. 4 is a diagram provided for explaining a binocular stereoscopic method.
１０…撮像対象物 １１、１２…ビデオ
カメラ １３…平行光光源 １５…レール ２１、２２…撮像領域 ２３…平行光照射領
域 ３３、４３…２値化回路 ｄ…距離 Ｌ０…平行光 Ｌ１、Ｌ２…画像情
報を有する光10 ... Imaging target object 11, 12 ... Video camera 13 ... Parallel light source 15 ... Rail 21, 22 ... Imaging area 23 ... Parallel light irradiation area 33, 43 ... Binarization circuit d ... Distance L0 ... Parallel light L1, L2 ... Light with image information
Claims (4)
撮像して画像を得、得られた画像に基づいて前記撮像手
段から前記対象物までの距離を測定する距離測定装置に
おいて、 平行光照射手段を有し、 この平行光照射手段からの平行光を前記対象物に照射
し、 この平行光が照射された部分と照射されない部分とを含
んで前記対象物を前記少なくとも２つの撮像手段により
撮像した後、得られた画像信号に基づく画像上の明暗境
界線の座標ずれに基づいて前記対象物までの距離を算出
することを特徴とする距離測定装置。1. A distance measuring device for picking up an image of an object by at least two image pickup means, and measuring the distance from the image pickup means to the object based on the obtained images. And irradiating the object with parallel light from the parallel light irradiating means, and capturing the object with the at least two imaging means including the part irradiated with the parallel light and the part not irradiated with the parallel light. After that, the distance measuring device is characterized in that the distance to the object is calculated based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image based on the obtained image signal.
暗境界線の座標ずれに基づいて前記対象物までの距離を
算出する際、得られた画像信号に輪郭強調処理を施した
輪郭強調後の画像信号を得、この輪郭強調後の画像信号
に基づく前記少なくとも２つの撮像手段により得られた
画像上の明暗境界線の座標ずれに基づいて前記対象物ま
での距離を算出することを特徴とする請求項１記載の距
離測定装置。2. When the distance to the object is calculated based on the coordinate shift of the bright / dark boundary line on the image based on the obtained image signal, the obtained image signal is subjected to contour enhancement processing. A subsequent image signal is obtained, and the distance to the object is calculated based on the coordinate shift of the light-dark boundary line on the image obtained by the at least two image pickup means based on the image signal after the edge enhancement. The distance measuring device according to claim 1.
撮像して画像を得、得られた画像に基づいて前記撮像手
段から前記対象物までの距離を測定する距離測定方法に
おいて、 前記少なくとも２つの撮像手段のうちの１つの撮像手段
で得られる画像信号のレベルの平均値を求める過程と、 平行光照射手段からの平行光を前記対象物の一部に照射
して対象物上に明部を形成する過程と、 前記少なくとも２つの撮像手段により前記明部が形成さ
れた対象物を撮像し、各撮像手段で得られた各画像信号
の前記明部のレベルの平均値およびそれ以外の部分の暗
部のレベルの平均値を求める過程と、 前記明部と暗部のレベルの平均値の中央値を各撮像手段
に対応する閾値とする過程と、 得られた各閾値とこれに対応する各撮像手段で得られた
画像信号とを比較して画像信号を明部と暗部に対応する
２値画像信号に変換する比較過程と、 各撮像手段に係る前記２値画像信号による画像から、各
撮像手段相互の明暗境界線の座標ずれに基づいて前記対
象物までの距離を算出する過程とを有することを特徴と
する距離測定方法。3. A distance measuring method, wherein an image of an object is picked up by at least two image pickup means, and a distance from the image pickup means to the object is measured based on the obtained images. A process of obtaining the average value of the levels of the image signals obtained by one of the image pickup means, and irradiating a part of the object with parallel light from the parallel light irradiating means to form a bright portion on the object. The process of forming, the image of the object on which the bright portion is formed by the at least two image pickup means, and the average value of the level of the bright portion of each image signal obtained by each image pickup means and other portions A step of obtaining an average value of the dark level, a step of setting a median value of the average values of the bright and dark levels as a threshold value corresponding to each image pickup means, each obtained threshold value and each image pickup means corresponding thereto Image signal obtained in And a comparison process of converting the image signal into a binary image signal corresponding to a bright portion and a dark portion, and the image of the binary image signal of each image pickup means, and the coordinates of the bright and dark boundary lines between the image pickup means. And a step of calculating a distance to the object based on the deviation.
画像信号に変換する比較過程における前記画像信号は、
輪郭強調処理後の画像信号であることを特徴とする請求
項３記載の距離測定方法。4. The image signal in a comparison process for converting the image signal into a binary image signal corresponding to a bright portion and a dark portion,
The distance measuring method according to claim 3, wherein the image signal is the image signal after the edge enhancement processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18487794A JPH0850018A (en) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Apparatus and method for measuring distance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18487794A JPH0850018A (en) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Apparatus and method for measuring distance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850018A true JPH0850018A (en) | 1996-02-20 |
Family
ID=16160882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18487794A Pending JPH0850018A (en) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Apparatus and method for measuring distance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850018A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002502048A (en) * | 1998-01-30 | 2002-01-22 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | Method and apparatus for detecting objects above a light-transmitting window glass |
| US6996339B2 (en) | 2002-10-10 | 2006-02-07 | Olympus Corporation | Three-dimensional photographing apparatus and three-dimensional photographing method, and stereo adapter |
| WO2024167196A1 (en) * | 2023-02-09 | 2024-08-15 | 삼성전자 주식회사 | Electronic device for controlling brightness of infrared lighting in vehicle, and operation method thereof |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP18487794A patent/JPH0850018A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002502048A (en) * | 1998-01-30 | 2002-01-22 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | Method and apparatus for detecting objects above a light-transmitting window glass |
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| WO2024167196A1 (en) * | 2023-02-09 | 2024-08-15 | 삼성전자 주식회사 | Electronic device for controlling brightness of infrared lighting in vehicle, and operation method thereof |
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