JPH0854209A - Image measuring apparatus - Google Patents

Image measuring apparatus

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JPH0854209A
JPH0854209A JP6193056A JP19305694A JPH0854209A JP H0854209 A JPH0854209 A JP H0854209A JP 6193056 A JP6193056 A JP 6193056A JP 19305694 A JP19305694 A JP 19305694A JP H0854209 A JPH0854209 A JP H0854209A
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orientation
measurement target
work
screen
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利幸 青木
Koji Kameshima
鉱二 亀島
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To keep high accuracy in the construction by calculating the correction amount of parameters based on the position, attitude, etc., of an object and an image pickup means, the position of the center of gravity of the object determined from the position of the optical axis of the image pickup means, an image potential and a reference pattern. CONSTITUTION:An image pickup means 1 picks up the image of an object 13 and delivers an image signal (f) to a display means 2 and an edge pattern calculating means 5. The means 2 outputs the image signal (f) from the means 1 while superposing a reference pattern (fr) from a reference pattern generating means 7 thereon. An information correcting means 3 receives a correction amount b101 for the position and attitude of the object 13 and delivers the correction amount b101 to a temporary memory means 10. The edge pattern calculating means 5 calculates an edge pattern (fm) for the image (f) from the means 1 and delivers the edge pattern (fm) to a potential calculating means 6. The means 6 delivers a calculated potential (um) to a correction amount calculating means 8. The means 8 determines the correction amount b103 for the position and attitude b107 based on the center of gravity b108 of the object 13, the potential (um) and the reference pattern (fr).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像計測装置に係り、
特に、前記画像計測の結果を参照して、工場設備や建物
等の建設を支援する建設支援装置、工場設備や建物等を
建設し保守する時に用いる作業機器の操作装置,前記建
設や保守の作業仕様を作成する作業仕様作成装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image measuring device,
In particular, with reference to the result of the image measurement, a construction support device for supporting the construction of factory equipment, buildings, etc., an operating device for working equipment used when constructing and maintaining factory equipment, buildings, etc., the construction and maintenance work The present invention relates to a work specification creating device that creates specifications.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電プラントや工場設備等の大規
模構造物の建設・保守では、建築物の施工誤差が大きい
ので、施工誤差がある値以内になるまで建築物の構成部
品の計測,設計図の見直し,建築物の修正という作業が
繰り返される。その際に、建設物の構成部品の位置と姿
勢の計測では、要所となる個所について三角測量等の点
計測が用いられ、多点を計測する必要があり、計測作業
や設計見直し作業に多くの人的資源と時間とが費やされ
ている。
2. Description of the Related Art In construction and maintenance of large-scale structures such as nuclear power plants and factory facilities, the construction error of the building is large. Therefore, the measurement and design of the building components are performed until the construction error falls within a certain value. The work of reviewing the drawings and modifying the building is repeated. At that time, in the measurement of the position and posture of the components of the construction, point measurement such as triangulation is used for the important points, and it is necessary to measure multiple points, which is often used for measurement work and design review work. Human resources and time are spent.

【0003】人的資源と時間とを節約するために、例え
ば特開平2-137072号公報に記載された従来技術では、参
照パターンと撮影した画像から生成したポテンシャルと
に基づいて、表示手段の画面上の計測対象物体の映像と
参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体の位置・姿
勢のうち、3つのパラメータを求めることが提案されて
いる。
In order to save human resources and time, for example, in the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-137072, the screen of the display means is based on the reference pattern and the potential generated from the photographed image. It has been proposed to superimpose the above-described image of the measurement target object and the reference pattern to obtain three parameters of the position / orientation of the measurement target object.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記特開平2-137072号
公報に記載された従来技術では、計測対象物体の形状を
既知として、ある平面上に置かれた計測対象物体の位置
・姿勢を計測する。すなわち、画像平面から得られる情
報をもとに、計測対象物体の3つの位置パラメータのう
ち2つのパラメータと3つの姿勢パラメータのうち1つ
のパラメータとを計測する。
In the conventional technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-137072, the position / orientation of a measurement target object placed on a plane is measured while the shape of the measurement target object is known. To do. That is, based on the information obtained from the image plane, two parameters out of the three position parameters of the measurement target object and one parameter out of the three orientation parameters are measured.

【0005】しかし、平面に設置されていない計測対象
物体を計測したり、平面の位置・姿勢が不明であったり
すると、前記従来技術で計測対象物体の位置・姿勢を計
測するには、カメラに関する奥行き方向の設置位置と2
つのパラメータの姿勢とを他の方法で計測したり、また
は、平面の位置・姿勢を仮設定したりしなければならな
い。この結果、計測手順の増加や計測精度の低下を招
き、計測作業時間が増加し建設物の総合的な建設精度が
低下するという問題があった。
However, if the object to be measured which is not placed on a plane is measured or the position / orientation of the plane is unknown, in order to measure the position / orientation of the object to be measured by the above conventional technique, a camera is used. Installation position in the depth direction and 2
The posture of one parameter must be measured by another method, or the position and posture of the plane must be provisionally set. As a result, there is a problem that the measurement procedure is increased and the measurement accuracy is lowered, the measurement work time is increased, and the overall construction accuracy of the building is lowered.

【0006】本発明の目的は、他の計測方法の併用や平
面の位置および姿勢の仮設定がなくても、計測対象物体
の位置および姿勢のすべてのパラメータを計算し、計測
精度を向上させ、計測対象物体を含む建設物の総合的建
設精度を高く維持可能な画像計測装置を提供することで
ある。
An object of the present invention is to calculate all the parameters of the position and orientation of the object to be measured and improve the measurement accuracy without using other measurement methods together or temporarily setting the position and orientation of the plane. An object of the present invention is to provide an image measuring device capable of maintaining high overall construction accuracy of a building including a measurement target object.

【0007】本発明の他の目的は、前記画像計測装置を
応用した建設作業や設計変更等の補助となる建設支援装
置,大型機械や遠隔操作機械の移動方向や移動量を明確
に表示する作業機器操作装置,保守等の作業の内容や作
業手順を表示する作業仕様作成装置を提供することであ
る。
Another object of the present invention is to clearly display the moving direction and the moving amount of a construction supporting device for assisting construction work or design change applying the image measuring device, a large machine or a remote controlled machine. It is to provide a work specification creation device that displays the contents of work such as equipment operation devices and maintenance, and work procedures.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的目的
を達成するために、参照パターンと計測対象物体を撮影
する撮影手段から出力された映像により生成したポテン
シャルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、計測
対象物体の位置・姿勢を求める画像処理装置において、
撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶する
記憶手段と、撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と表
示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、計測対象物体の位置・
姿勢と撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と表示手段
の画面上における撮影手段の光軸の位置とに基づいて、
透視等変換により、表示手段の画面上における計測対象
物体の重心の位置を計算する物体重心位置計算手段と、
物体重心位置計算手段から得られる表示手段の画面上に
おける計測対象物体の重心の位置とポテンシャルと参照
パターンとに基づいて、計測対象物体の位置・姿勢のす
べてのパラメータの修正量を計算する修正量計算手段と
を備えた画像計測装置を提案するものである。
In order to achieve the above object and purpose, the present invention provides a display means based on a reference pattern and a potential generated by an image output from an image pickup means for photographing an object to be measured. In an image processing device that superimposes the image of the measurement target object output on the screen and the reference pattern, and obtains the position and orientation of the measurement target object,
Storage means for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging means, and imaging parameter storage means for storing the position / orientation and imaging magnification of the imaging means and the position of the optical axis of the imaging means on the screen of the display means. And the position of the object to be measured
Based on the posture, the position and posture of the photographing means, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means,
By a perspective conversion, etc., an object weight center position calculating means for calculating the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means,
A correction amount for calculating the correction amount of all parameters of the position / orientation of the object to be measured based on the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means obtained from the position calculation means and the potential and the reference pattern. An image measuring device provided with a calculating means is proposed.

【0009】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影手段か
ら出力された映像により生成したポテンシャルとに基づ
いて、表示手段の画面上に出力される計測対象物体の映
像と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体の位置
・姿勢を求める画像処理装置において、撮影手段で撮影
された対象物体の位置・姿勢を記憶する記憶手段と、撮
影手段の位置・姿勢および撮影倍率と表示手段の画面上
における撮影手段の光軸の位置とを記憶する撮像パラメ
ータ記憶手段と、撮影手段を載置され、計測場所に設置
された2つの基準点からの距離と角度を計測し、距離と
角度から撮影手段の位置・姿勢を計算し、少なくとも撮
影手段の位置・姿勢と表示手段の画面上における撮影手
段の光軸の位置とを撮像パラメータ記憶手段に送る測量
手段と、計測対象物体の位置・姿勢と撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と表示手段の画面上における撮影手
段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換により、表示
手段の画面上における計測対象物体の重心の位置を計算
する物体重心位置計算手段と、物体重心位置計算手段か
ら得られる表示手段の画面上における計測対象物体の重
心の位置とポテンシャルと参照パターンとに基づいて、
計測対象物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正
量を計算する修正量計算手段とを備えた画像計測装置を
提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention outputs on the screen of the display means based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing means for capturing the object to be measured. In an image processing apparatus that obtains the position / orientation of the measurement target object by superimposing the image of the measurement target object and the reference pattern on each other, a storage unit that stores the position / orientation of the target object captured by the imaging unit Imaging parameter storage means for storing the position / orientation, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the distance from two reference points on which the photographing means is mounted and installed at the measurement location. And the angle of the photographing means is calculated from the distance and the angle, and at least the position and posture of the photographing means and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means are calculated. And surveying means for sending an imaging parameter storage unit, and position of the imaging means and the position and orientation of the measurement object
A body weight center position calculating means for calculating the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means by perspective transformation based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means. , Based on the position and the potential and the reference pattern of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the body weight center position calculating means,
The present invention proposes an image measuring device provided with a correction amount calculation means for calculating the correction amounts of all parameters of the position / orientation of an object to be measured.

【0010】本発明は、上記他の目的を達成するため、
参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影手段から出
力された映像により生成したポテンシャルとに基づい
て、表示手段の画面上に出力される計測対象物体の映像
と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体が設計通
りの位置・姿勢にあるか否かを表示する建設支援装置に
おいて、撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を
記憶する記憶手段と、撮影手段の位置・姿勢および撮影
倍率と表示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置
とを記憶する撮像パラメータ記憶手段と、計測対象物体
の位置・姿勢と撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と
表示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置とに基
づいて、透視等変換により、表示手段の画面上における
計測対象物体の重心の位置を計算する物体重心位置計算
手段と、物体重心位置計算手段から得られる表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置とポテンシャ
ルと参照パターンとに基づいて、計測対象物体の位置・
姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算する修正量計
算手段と、設計対象となっている計測対象物体の形状お
よび位置・姿勢を格納する設計記憶手段と、設計入力手
段から得られるデータ転送命令を受け、計測対象物体の
形状および位置・姿勢を記憶する物体情報記憶手段から
設計記憶手段へまたは設計記憶手段から物体情報記憶手
段へ計測対象物体の形状および位置・姿勢を転送する設
計データ転送手段と、設計記憶手段に格納されている計
測対象物体の形状および位置・姿勢を修正し、設計デー
タ転送手段へデータ転送命令を送る設計入力手段と、設
計記憶手段に格納されている計測対象物体の形状および
位置・姿勢に基づいて、透視等変換により、グラフィッ
クを生成するグラフィック生成手段と、グラフィック生
成手段から得られるグラフィックを表示する設計表示手
段とを備えた建設支援装置を提案するものである。
In order to achieve the above-mentioned other objects, the present invention provides
Based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit that captures the measurement target object, the image of the measurement target object output on the screen of the display unit and the reference pattern are overlapped, and the measurement target object is superimposed. In the construction support device that displays whether or not the position / orientation is as designed, a storage unit that stores the position / orientation of the target object imaged by the imaging unit, and the position / orientation and imaging magnification of the imaging unit and display Imaging parameter storage means for storing the position of the optical axis of the imaging means on the screen of the means, the position / orientation of the object to be measured, the position / orientation of the imaging means, the imaging magnification, and the light of the imaging means on the screen of the display means. An object weight center position calculating means for calculating the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means by perspective transformation based on the position of the axis, and an object weight center position. Based on the reference pattern and the position and the potential of the center of gravity of the measurement object in the screen of the display means obtained from the calculation unit, and position of the measurement object
The correction amount calculation means for calculating the correction amounts of all the parameters of the posture, the design storage means for storing the shape and the position / orientation of the measurement target object being the design target, and the data transfer command obtained from the design input means are provided. Design data transfer means for receiving the shape and position / orientation of the measurement target object from the object information storage means for storing the shape and position / orientation of the measurement target object to the design storage means or from the design storage means to the object information storage means , Design input means for correcting the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means, and sending a data transfer command to the design data transfer means, and the shape of the measurement target object stored in the design storage means And a graphic generation means for generating a graphic by perspective transformation based on the position / orientation and the graphic generation means. It proposes a construction support apparatus and a design display means for displaying the graphic.

【0011】本発明は、また、上記他の目的を達成する
ために、参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影手
段から出力された映像により生成したポテンシャルとに
基づいて、表示手段の画面上に出力される計測対象物体
の映像と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体が
設計通りの位置・姿勢にあるか否かを表示する建設支援
装置において、撮影手段で撮影された対象物体の位置・
姿勢を記憶する記憶手段と、撮影手段の位置・姿勢およ
び撮影倍率と表示手段の画面上における撮影手段の光軸
の位置とを記憶する撮像パラメータ記憶手段と、撮影手
段を載置され、計測場所に設置された2つの基準点から
の距離と角度を計測し、距離と角度から撮影手段の位置
・姿勢を計算し、少なくとも撮影手段の位置・姿勢と表
示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置とを撮像
パラメータ記憶手段に送る測量手段と、計測対象物体の
位置・姿勢と撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と表
示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置とに基づ
いて、透視等変換により、表示手段の画面上における計
測対象物体の重心の位置を計算する物体重心位置計算手
段と、物体重心位置計算手段から得られる表示手段の画
面上における計測対象物体の重心の位置とポテンシャル
と参照パターンとに基づいて、計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を計算する修正量計算
手段と、設計対象となっている計測対象物体の形状およ
び位置・姿勢を格納する設計記憶手段と、設計入力手段
から得られるデータ転送命令を受け、計測対象物体の形
状および位置・姿勢を記憶する物体情報記憶手段から設
計記憶手段へまたは設計記憶手段から物体情報記憶手段
へ計測対象物体の形状および位置・姿勢を転送する設計
データ転送手段と、設計記憶手段に格納されている計測
対象物体の形状および位置・姿勢を修正し、設計データ
転送手段へデータ転送命令を送る設計入力手段と、設計
記憶手段に格納されている計測対象物体の形状および位
置・姿勢に基づいて、透視等変換により、グラフィック
を生成するグラフィック生成手段と、グラフィック生成
手段から得られるグラフィックを表示する設計表示手段
とを備えた建設支援装置を提案するものである。
In order to achieve the above-mentioned other object, the present invention displays on the screen of the display means based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image pickup means for photographing the object to be measured. In the construction support device that displays the output image of the measurement target object and the reference pattern and displays whether or not the measurement target object is in the position / orientation as designed, the position / position of the target object photographed by the photographing means
A storage means for storing the posture, an imaging parameter storage means for storing the position / posture and the photographing magnification of the photographing means, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the photographing means are placed and the measurement place The distance and angle from two reference points installed in the camera are measured, the position / orientation of the photographing means is calculated from the distance and the angle, and at least the position / orientation of the photographing means and the optical axis of the photographing means on the screen of the display means. Based on the position / posture of the object to be measured, the position / posture of the photographing means, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means. Measurement of the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means by perspective transformation etc. and the measurement of the display means obtained from the position calculation means on the screen A correction amount calculation means for calculating the correction amounts of all parameters of the position and orientation of the measurement target object based on the position of the center of gravity of the elephant object, the potential, and the reference pattern, and the shape of the measurement target object that is the design target And a design storage means for storing the position / orientation and a data transfer command obtained from the design input means, and from the object information storage means or the design storage means for storing the shape and position / orientation of the object to be measured. Design data transfer means for transferring the shape and position / orientation of the measurement target object to the object information storage means, and correction of the shape, position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means, and data for the design data transfer means. Based on the design input means that sends the transfer command and the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means, the perspective conversion is performed. Ri and proposes a graphic generating means for generating a graphic, a construction support apparatus and a design display means for displaying a graphic which is obtained from the graphics generating means.

【0012】本発明は、さらに、上記他の目的を達成す
るために、参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影
手段から出力された映像により生成したポテンシャルと
に基づいて、表示手段の画面上に出力される計測対象物
体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体
の位置・姿勢を求め、作業機器の操作を補助する作業機
器操作装置において、撮影手段で撮影された対象物体の
位置・姿勢を記憶する記憶手段と、撮影手段の位置・姿
勢および撮影倍率と表示手段の画面上における撮影手段
の光軸の位置とを記憶する撮像パラメータ記憶手段と、
計測対象物体の位置・姿勢と撮影手段の位置・姿勢およ
び撮影倍率と表示手段の画面上における撮影手段の光軸
の位置とに基づいて、透視等変換により、表示手段の画
面上における計測対象物体の重心の位置を計算する物体
重心位置計算手段と、物体重心位置計算手段から得られ
る表示手段の画面上における計測対象物体の重心の位置
とポテンシャルと参照パターンとに基づいて、計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、計測対象物体の加工・取付を行
なう作業手段と、作業手段の作業命令を入力する作業入
力手段と、作業入力手段から得られる作業命令と物体情
報記憶手段から得られる計測対象物体の形状および位置
・姿勢とに基づいて、座標データを含む作業手段の動作
命令を作成し、作業手段に転送する作業制御手段とを備
えた作業機器操作装置を提案するものである。
In order to achieve the above-mentioned other object, the present invention further displays on the screen of the display means based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image pickup means for photographing the object to be measured. In the work equipment operating device that superimposes the output image of the measurement object and the reference pattern to obtain the position / orientation of the measurement object and assists the operation of the work equipment, the position / position of the target object photographed by the photographing means Storage means for storing the posture, imaging parameter storage means for storing the position / posture and the photographing magnification of the photographing means, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means,
Based on the position / orientation of the object to be measured, the position / orientation of the image capturing means, the image capturing magnification, and the position of the optical axis of the image capturing means on the screen of the display means, the object to be measured on the screen of the display means by perspective conversion or the like. The position of the object of measurement is calculated based on the position of the center of gravity of the object of measurement and the potential and the reference pattern on the screen of the object of gravity position calculating means for calculating the position of the object's center of gravity and the display means obtained from the object of gravity position calculating means. Obtained from the correction amount calculation means for calculating the correction amounts of all the posture parameters, the work means for processing / attaching the object to be measured, the work input means for inputting the work command of the work means, and the work input means Based on the work instruction and the shape and position / orientation of the measurement target object obtained from the object information storage means, an operation instruction of the work means including coordinate data is created and created. It proposes a working device operation device that includes a work control means for transferring the unit.

【0013】上記いずれの装置においても、修正量計算
手段で得られた計測対象物体の位置・姿勢のすべてのパ
ラメータの修正量を記憶手段に記憶されている計測対象
物体の位置・姿勢に加算し修正する情報修正手段を備え
ることができる。
In any of the above devices, the correction amounts of all the parameters of the position / orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are added to the position / orientation of the measurement target object stored in the storage means. An information correcting means for correcting can be provided.

【0014】本発明は、上記他の目的を達成するため
に、参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影手段か
ら出力された映像により生成したポテンシャルとに基づ
いて、表示手段の画面上に出力される計測対象物体の映
像と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体の位置
・姿勢を求め、作業機器の操作を補助する作業機器操作
装置において、撮影手段で撮影された対象物体の位置・
姿勢を記憶する記憶手段と、撮影手段の位置・姿勢およ
び撮影倍率と表示手段の画面上における撮影手段の光軸
の位置とを記憶する撮像パラメータ記憶手段と、計測対
象物体の位置・姿勢と撮影手段の位置・姿勢および撮影
倍率と表示手段の画面上における撮影手段の光軸の位置
とに基づいて、透視等変換により、表示手段の画面上に
おける計測対象物体の重心の位置を計算する物体重心位
置計算手段と、物体重心位置計算手段から得られる表示
手段の画面上における計測対象物体の重心の位置とポテ
ンシャルと参照パターンとに基づいて、計測対象物体の
位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算する修
正量計算手段と、計測対象物体の加工・取付を行なう作
業手段と、作業手段の作業命令を入力する作業入力手段
と、作業入力手段から得られる作業命令と物体情報記憶
手段から得られる計測対象物体の形状および位置・姿勢
とに基づいて、座標データを含む作業手段の動作命令を
作成し、作業手段に転送する作業制御手段と、作業制御
手段から得られる作業命令と作業命令から得られる作業
手段の動作命令と計測対象物体の形状および位置・姿勢
と作業手段の形状および位置・姿勢とに基づいて、透視
等変換により、グラフィックを生成するグラフィック生
成手段と、映像とグラフィックを重ね合せて表示する作
業表示手段とを備えた作業機器操作装置を提案するもの
である。
In order to achieve the above-mentioned other object, the present invention outputs on the screen of the display means based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing means for capturing the object to be measured. The position and orientation of the measurement target object is obtained by superimposing the image of the measurement target object and the reference pattern on the work device operating device that assists the operation of the work device.
Storage means for storing the posture, imaging parameter storage means for storing the position / posture and the photographing magnification of the photographing means, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the position / posture and photographing of the object to be measured. Based on the position / posture and photographing magnification of the means, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the position, the potential, and the reference pattern of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the position calculation means and the display means obtained from the position calculation means, the correction amounts of all parameters of the position and orientation of the measurement target object Correction amount calculating means for calculating, work means for processing / attaching an object to be measured, work input means for inputting a work command of the work means, and work input means A work control means for creating an operation command of the working means including coordinate data based on the work instruction obtained from the object and the shape and position / orientation of the measurement target object obtained from the object information storage means, and transferring the operation instruction to the working means; Based on the work command obtained from the work control unit, the operation command of the work unit obtained from the work command, the shape and position / orientation of the measurement target object, and the shape and position / orientation of the work unit, the graphic is converted by perspective conversion. It is an object of the present invention to propose a work equipment operating device provided with a graphic generation means for generating and a work display means for superimposing and displaying a video and a graphic.

【0015】本発明は、また、上記他の目的を達成する
ために、参照パターンと計測対象物体を撮影する撮影手
段から出力された映像により生成したポテンシャルとに
基づいて、表示手段の画面上に出力される計測対象物体
の映像と参照パターンとを重ね合わせ、計測対象物体の
位置・姿勢を求め、計測対象物体に対する作業仕様を出
力する作業仕様作成装置において、撮影手段で撮影され
た対象物体の位置・姿勢を記憶する記憶手段と、撮影手
段の位置・姿勢および撮影倍率と表示手段の画面上にお
ける撮影手段の光軸の位置とを記憶する撮像パラメータ
記憶手段と、計測対象物体の位置・姿勢と撮影手段の位
置・姿勢および撮影倍率と表示手段の画面上における撮
影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換により、
表示手段の画面上における計測対象物体の重心の位置を
計算する物体重心位置計算手段と、物体重心位置計算手
段から得られる表示手段の画面上における計測対象物体
の重心の位置とポテンシャルと参照パターンとに基づい
て、計測対象物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの
修正量を計算する修正量計算手段と、作業仕様作成開始
命令を作業仕様作成手段に転送する作業仕様操作手段
と、作業仕様操作手段から得られる作業仕様作成開始命
令を受け、物体情報記憶手段に格納されている計測対象
物体の形状および位置・姿勢に基づいて、作業仕様を作
成し、作業仕様出力手段に転送する作業仕様作成手段
と、作業仕様作成手段からの作業仕様を出力する作業仕
様出力手段とを備えた作業仕様作成装置を提案するもの
である。
In order to achieve the above-mentioned other object, the present invention displays on the screen of the display means based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image pickup means for photographing the object to be measured. In the work specification creating device that superimposes the output image of the measurement target object and the reference pattern, obtains the position / orientation of the measurement target object, and outputs the work specification for the measurement target object, Storage means for storing the position / orientation, imaging parameter storage means for storing the position / orientation and the imaging magnification of the imaging means, and the position of the optical axis of the imaging means on the screen of the display means, and the position / orientation of the measurement target object Based on the position and orientation of the photographing means, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, by perspective conversion,
An object weight center position calculating means for calculating the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means, and a position, a potential and a reference pattern of the center of gravity of the object object to be measured on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculating means. Correction amount calculation means for calculating the correction amounts of all parameters of the position / orientation of the object to be measured, work specification operation means for transferring a work specification creation start command to the work specification creation means, and work specification operation means A work specification creating means that receives a work specification creation start command obtained from the work specification creating means, creates work specifications based on the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the object information storage means, and transfers the work specifications to the work specification output means. And a work specification output device for outputting the work specification from the work specification creating means.

【0016】[0016]

【作用】本発明においては、三次元空間における計測対
象物体の動きに対応した画面上の計測対象物体の画像の
動きの性質を反映させて計算し、計測対象物体の位置お
よび姿勢のすべてのパラメータを計算する。このため、
他の計測方法を併用したり平面の位置および姿勢を仮設
定したりする必要がなくなる。
According to the present invention, all parameters of the position and orientation of the measurement target object are calculated by reflecting the motion characteristics of the image of the measurement target object on the screen corresponding to the movement of the measurement target object in the three-dimensional space. To calculate. For this reason,
There is no need to use other measurement methods together or provisionally set the position and orientation of the plane.

【0017】まず、撮影手段で撮影された映像からエッ
ジパターンを計算して、そのエッジパターンによりポテ
ンシャルを計算する。物体重心位置計算手段は、記憶手
段に格納された計測対象物体の位置・姿勢と撮影手段の
位置・姿勢および撮影倍率と表示手段の画面上における
撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、表示手段の画面上における計測対象物体の重心の位
置を計算する。修正量計算手段は、ポテンシャルと参照
パターン生成手段で生成された参照パターンと重心の位
置とに基づいて、計測対象物体の位置・姿勢の修正量を
計算する。この修正量を記憶手段に格納している計測対
象物体の位置・姿勢に加算し、更新していく。この手順
を繰り返すと、記憶手段に格納している計測対象物体の
位置・姿勢は、真の物体の位置・姿勢に近づいていく。
First, the edge pattern is calculated from the image photographed by the photographing means, and the potential is calculated from the edge pattern. The object-body-center-of-mass position calculating means is based on the position / orientation of the measurement target object stored in the storage means, the position / orientation of the photographing means, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means. The position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means is calculated by the equal conversion. The correction amount calculation means calculates the correction amount of the position / orientation of the measurement target object based on the potential, the reference pattern generated by the reference pattern generation means, and the position of the center of gravity. This correction amount is added to the position / orientation of the measurement target object stored in the storage means and updated. When this procedure is repeated, the position / orientation of the measurement target object stored in the storage means approaches the position / orientation of the true object.

【0018】図17は、本発明の画像計測手順における
計測対象物体の変位と対応する画像上の各点の変位との
関係を示す図である。一つの映像fに基づいて、計測対
象物体13の位置・姿勢すべてすなわち6パラメータを
求めるには、二次元平面(映像f)上の各点における変
位を三次元空間の変位に変換する手段が必要である。こ
れをベクトル場行列Wcと呼ぶことにする。計測対象物
体13が上下,左右,奥行き方向および各軸の周りで回
転した場合、映像f上で各マーク1601〜1604
は、図17のように移動する。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the displacement of the object to be measured and the displacement of each point on the corresponding image in the image measuring procedure of the present invention. In order to obtain all the positions and orientations of the measurement target object 13, that is, 6 parameters based on one image f, a means for converting the displacement at each point on the two-dimensional plane (image f) into the displacement in the three-dimensional space is required. Is. This is called a vector field matrix Wc. When the measurement target object 13 is rotated up and down, left and right, in the depth direction and around each axis, each of the marks 1601-1604 on the image f.
Moves as shown in FIG.

【0019】そこで、上記の逆の問題を考える。すなわ
ち、映像f上で各マーク1601〜1604がそれぞれ
移動した場合、計測対象物体13はどのように移動した
かを求める問題である。この場合、二次元平面(映像
f)上の各点における変位を三次元計測対象物体13の
変位に変換するベクトル場行列Wcが必要となる。この
ベクトル場行列Wcはδxd/δθを計算すると、数式1
として算出できる。ここで、dk(k=1,…,4)は正
の定数、xd=[x,y]tは画像領域における点、
(ex,ey)は画面上における撮影手段1光軸の位置、
(xg,yg)は画面上における計測対象物体13の重心
の位置である。ベクトル場行列Wcを利用すると、上記
の逆問題は、数式2で解くことができる。ここで、dθ
は計測対象物体13の変位(dθ1,dθ2,dθ3,dθ4
5,dθ6)、(dx,dy)は映像f上の各点における変
位である。
Therefore, consider the opposite problem. That is, when each of the marks 1601 to 1604 moves on the image f, there is a problem of determining how the measurement target object 13 moves. In this case, the vector field matrix Wc that converts the displacement at each point on the two-dimensional plane (image f) into the displacement of the three-dimensional measurement target object 13 is required. When the vector field matrix Wc calculates δx d / δθ, Equation 1
Can be calculated as Where d k (k = 1, ..., 4) is a positive constant, x d = [x, y] t is a point in the image region,
(E x , e y ) is the position of the optical axis of the photographing means 1 on the screen,
(X g , y g ) is the position of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen. Using the vector field matrix Wc, the above inverse problem can be solved by Equation 2. Where dθ
Is the displacement of the measurement object 13 (dθ 1 , dθ 2 , dθ 3 , dθ 4 ,
5 , dθ 6 ) and (d x , d y ) are displacements at each point on the image f.

【0020】[0020]

【数1】 [Equation 1]

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】図18は、計測対象物体と参照パターンと
の重ね合せの原理を説明する図である。本発明では、ポ
テンシャル場umを用いたパターン力学の照合の方法に
基づいて、計測対象物体13の位置・姿勢を求める。エ
ッジパターンfmのポテンシャル場umは数式3より求め
られる。初期条件および境界条件を数式4,数式5でそ
れぞれ与える。ここで、aは正の定数,tは時刻,x
〔・〕は関数・の特徴関数,Tは時間領域,Gは画面領
域,tfは正の定数である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the principle of superposition of the object to be measured and the reference pattern. In the present invention, the position / orientation of the measurement target object 13 is obtained based on the pattern dynamics matching method using the potential field um. The potential field um of the edge pattern fm is calculated by the mathematical formula 3. The initial condition and the boundary condition are given by Equations 4 and 5, respectively. Where a is a positive constant, t is time, and x
[•] is a characteristic function of T, T is a time domain, G is a screen domain, and tf is a positive constant.

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】[0024]

【数4】 [Equation 4]

【0025】[0025]

【数5】 (Equation 5)

【0026】[0026]

【数6】 (Equation 6)

【0027】上記ポテンシャル場umは、ちょうどエッ
ジパターンfmに電荷を与えた場合に生じる電場に似た
形になる。このポテンシャル場umと参照パターンfrと
を図18に示すように重ね合わせる。参照パターンfr
にエッジパターンfmと逆の電荷を与えた場合、参照パ
ターンfr上の各点に対して、参照パターンfrと映像f
上の計測対象物体13とを照合させる力(Vx,Vy)が
働くようになる。ただし、Vxは上下方向、Vyは左右方
向の成分である。そこで、数式6を用いて、ベクトル場
行列Wcをもとに、参照パターンfrに働く力(Vx
y)を計測対象物体13に働く力・モーメント(Fx
y,Fz,Mxx,My,Mz)に変換できる。(Fx
y,Fz,Mx,My,Mz)は、参照パターンfrにエッ
ジパターンfmと逆の電荷を与えた場合に働く力に似た
ものとなる。したがって、映像f上の計測対象物体13
と参照パターンfrとがある程度重なっている状態で
は、(Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz)は映像f上の計
測対象物体13と参照パターンfrを完全に重ね合わせ
るように働く。そこで、参照パターンfrを(Fx
y,Fz)方向に(dpx,dpy,dpz)だけずらし、か
つ重心まわりに(Mx,My,Mz)方向に(dpx,d
y,dpz)だけ回転させ、再び(Vx,Vy)からベク
トル場行列Wcを用いて(Fx,Fy,Fz,Mx,My,M
z)を計算することを繰り返すと、映像f上の計測対象
物体13と参照パターンfrとを重ね合わせできる。
The potential field um has a shape similar to the electric field generated when a charge is applied to the edge pattern fm. The potential field um and the reference pattern fr are superposed as shown in FIG. Reference pattern fr
When an electric charge opposite to that of the edge pattern fm is applied to the reference pattern fr, the reference pattern fr and the image f
The force (V x , V y ) for collating the upper measurement target object 13 comes to work. However, V x is a vertical component, and V y is a horizontal component. Therefore, using Equation 6, based on the vector field matrix Wc, the force acting on the reference pattern fr (V x ,
Force and moment acting the V y) to the measuring object 13 (F x,
F y , F z , M x x, M y , M z ). (F x ,
F y , F z , M x , M y , and M z ) are similar to the force that acts when the reference pattern fr is given a charge opposite to that of the edge pattern fm. Therefore, the measurement target object 13 on the image f
In a state where the reference pattern fr overlap to some extent with, thereby completely superimposed (F x, F y, F z, M x, M y, M z) are reference pattern fr the measurement object 13 on the image f Work like. Therefore, the reference pattern fr is (F x ,
F y, F z) direction (dp x, dp y, dp z) by shifting, and the center of gravity around (M x, M y, M z) direction (dp x, d
(p x , dp z ) and again using (V x , V y ) the vector field matrix Wc (F x , F y , F z , M x , M y , M
By repeating the calculation of z ), the measurement target object 13 on the image f and the reference pattern fr can be superimposed.

【0028】[0028]

【実施例】図1は、本発明による画像計測装置の一実施
例の系統構成を示すブロック図である。本実施例の画像
計測装置は、計測対象物体13を撮影するカメラ等の撮
影手段1と、撮影手段1に接続された表示手段2と、マ
ウスやキーボード等からなる情報修正手段3と、マウス
やキーボード等からなる操作手段4と、撮影手段1に接
続されたエッジパターン計算手段5と、エッジパターン
計算手段5に接続されたポテンシャル計算手段6と、表
示手段2に接続された参照パターン生成手段7と、ポテ
ンシャル計算手段6および参照パターン生成手段7に接
続された修正量計算手段8と、操作手段4に接続された
データ転送手段9と、情報修正手段3,参照パターン生
成手段7,修正量計算手段8,およびデータ転送手段9
に接続された一時記憶手段10と、データ転送手段9に
接続された物体情報記憶手段11と、データ転送手段9
に接続された撮像パラメータ記憶手段12と、修正量計
算手段8および一時記憶手段10に接続された物体重心
位置計算手段14とを備えている。
1 is a block diagram showing the system configuration of an embodiment of an image measuring apparatus according to the present invention. The image measuring device according to the present embodiment includes a photographing means 1 such as a camera for photographing a measurement target object 13, a display means 2 connected to the photographing means 1, an information correcting means 3 including a mouse and a keyboard, a mouse and the like. An operating means 4 including a keyboard, an edge pattern calculating means 5 connected to the photographing means 1, a potential calculating means 6 connected to the edge pattern calculating means 5, and a reference pattern generating means 7 connected to the display means 2. A correction amount calculation means 8 connected to the potential calculation means 6 and the reference pattern generation means 7, a data transfer means 9 connected to the operation means 4, an information correction means 3, a reference pattern generation means 7, a correction amount calculation Means 8 and data transfer means 9
A temporary storage means 10 connected to the data transfer means 9, an object information storage means 11 connected to the data transfer means 9, and a data transfer means 9
The image pickup parameter storage means 12 connected to the above, and the object weight center position calculation means 14 connected to the correction amount calculation means 8 and the temporary storage means 10.

【0029】撮像パラメータb105は、撮影手段1の
位置・姿勢および倍率のデータと、表示手段2の画面上
における撮影手段1の光軸の位置のデータである。物体
情報b104は、計測対象物体13の形状b106のデ
ータと、位置・姿勢b107のデータである。
The image pickup parameter b105 is data of the position / posture and magnification of the image pickup means 1 and data of the position of the optical axis of the image pickup means 1 on the screen of the display means 2. The object information b104 is data of the shape b106 of the measurement target object 13 and data of the position / orientation b107.

【0030】撮影手段1は、計測対象物体13を撮影
し、表示手段2およびエッジパターン計算手段5に映像
fを転送する。表示手段2は、撮影手段1からの映像f
と参照パターン生成手段7からの参照パターンfrとを
重ね合わせて出力する。情報修正手段3は、計測対象物
体13の位置・姿勢b107の修正量b101が入力さ
れると、その入力値を一時記憶手段10に転送する。操
作手段4は、データ転送命令b102が入力されると、
このデータ転送命令b102をデータ転送手段9に送
る。データ転送命令b102は、撮影パラメータ記憶手
段12からの撮影パラメータb105を一時記憶手段1
0に転送するという命令である。操作手段4は、データ
転送命令b112が入力されると、このデータ転送命令
b112をデータ転送手段9に送る。データ転送命令b
112は、物体情報記憶手段11からの物体情報b10
4を一時記憶手段10に転送するという命令である。操
作手段4は、データ転送命令b122が入力されると、
このデータ転送命令b122をデータ転送手段9に送
る。データ転送命令b122は、一時記憶手段10から
の物体情報b104を記憶手段11に転送するという命
令である。
The photographing means 1 photographs the object 13 to be measured and transfers the image f to the display means 2 and the edge pattern calculation means 5. The display means 2 displays the image f from the photographing means 1.
And the reference pattern fr from the reference pattern generation means 7 are superimposed and output. When the correction amount b101 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 is input, the information correction unit 3 transfers the input value to the temporary storage unit 10. When the data transfer command b102 is input, the operating means 4
This data transfer instruction b102 is sent to the data transfer means 9. The data transfer command b102 is a temporary storage unit 1 that stores the shooting parameter b105 from the shooting parameter storage unit 12.
The instruction is to transfer to 0. When the data transfer instruction b112 is input, the operation means 4 sends this data transfer instruction b112 to the data transfer means 9. Data transfer command b
112 is the object information b10 from the object information storage means 11.
4 is transferred to the temporary storage means 10. When the data transfer instruction b122 is input, the operating means 4
This data transfer instruction b122 is sent to the data transfer means 9. The data transfer command b122 is a command to transfer the object information b104 from the temporary storage means 10 to the storage means 11.

【0031】エッジパターン計算手段5は、撮影手段1
からの映像fについてエッジパターンfmを計算し、エ
ッジパターンfmをポテンシャル計算手段6に転送す
る。ポテンシャル計算手段6は、エッジパターンfmに
ついてポテンシャルumを計算し、ポテンシャルumを修
正量計算手段8に転送する。参照パターン生成手段7
は、一時記憶手段10から計測対象物体13の物体情報
b104と撮像パラメータb105とを取り込み、計測
対象物体13の参照パターンfrを生成し、参照パター
ンfrを表示手段2および修正量計算手段8に転送す
る。
The edge pattern calculation means 5 is the photographing means 1
The edge pattern fm is calculated for the image f from and the edge pattern fm is transferred to the potential calculation means 6. The potential calculation means 6 calculates the potential um for the edge pattern fm and transfers the potential um to the correction amount calculation means 8. Reference pattern generation means 7
Reads the object information b104 of the measurement target object 13 and the imaging parameter b105 from the temporary storage means 10, generates a reference pattern fr of the measurement target object 13, and transfers the reference pattern fr to the display means 2 and the correction amount calculation means 8. To do.

【0032】本発明の主な特徴である修正量計算手段8
は、物体重心位置計算手段14からの表示手段2の画面
上における計測対象物体13の重心の位置b108と、
ポテンシャル計算手段6からのポテンシャルumと、参
照パターン生成手段7からの参照パターンfrとに基づ
いて、計測対象物体13の位置・姿勢b107の修正量
b103を計算する。この計測対象物体13の位置・姿
勢b107の修正量b103を一時記憶手段10に転送
する。
Correction amount calculating means 8 which is a main feature of the present invention
Is the position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display means 2 from the body weight center position calculation means 14,
The correction amount b103 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 is calculated based on the potential um from the potential calculation means 6 and the reference pattern fr from the reference pattern generation means 7. The correction amount b103 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 is transferred to the temporary storage means 10.

【0033】データ転送手段9は、操作手段4からのデ
ータ転送命令b102により、撮像パラメータb105
を撮像パラメータ記憶手段12から一時記憶手段10に
転送する。データ転送手段9は、操作手段4からのデー
タ転送命令b112により、物体情報b104を物体情
報記憶手段11から一時記憶手段10に転送する。デー
タ転送手段9は、操作手段4からのデータ転送命令b1
22により、物体情報b104を一時記憶手段10から
物体情報記憶手段11に転送する。一時記憶手段10
は、計測対象物体13の物体情報b104および撮像パ
ラメータb105を格納している。
The data transfer means 9 receives an image pickup parameter b105 in response to a data transfer command b102 from the operation means 4.
Is transferred from the imaging parameter storage means 12 to the temporary storage means 10. The data transfer means 9 transfers the object information b104 from the object information storage means 11 to the temporary storage means 10 according to the data transfer command b112 from the operation means 4. The data transfer means 9 uses the data transfer instruction b1 from the operation means 4.
22 transfers the object information b104 from the temporary storage means 10 to the object information storage means 11. Temporary storage means 10
Stores the object information b104 of the measurement target object 13 and the imaging parameter b105.

【0034】物体情報記憶手段11は、計測対象物体1
3の物体情報b104に関するデータを格納している。
ここでの計測対象物体13は構造物の構成部品等の複数
の物体である。撮像パラメータ記憶手段12は、撮像パ
ラメータb105を格納している。物体重心位置計算手
段14は、一時記憶手段10からの物体情報b104お
よび撮像パラメ−タb105に基づいて、透視等変換に
より、表示手段2の画面上における計測対象物体13の
重心の位置b108を計算する。この表示手段2の画面
上における計測対象物体13の重心の位置b108を修
正量計算手段8に転送する。
The object information storage means 11 stores the object 1 to be measured.
The data regarding the object information b104 of No. 3 is stored.
The measurement target object 13 here is a plurality of objects such as component parts of a structure. The imaging parameter storage unit 12 stores the imaging parameter b105. The object weight center position calculating means 14 calculates the position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display means 2 by perspective transformation etc. based on the object information b104 and the imaging parameter b105 from the temporary storage means 10. To do. The position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display means 2 is transferred to the correction amount calculation means 8.

【0035】図2は、図1の実施例における計測対象物
体13の位置・姿勢b107の計測動作の一例を示すフ
ローチャートである。 ステップ201:計測対象物体13が映像fとして撮像
され取り込まれるように、撮影手段1を設置する。ただ
し、撮影手段1が予め所望の位置に設置されている場
合、ステップ201は不要である。
FIG. 2 is a flow chart showing an example of the measuring operation of the position / orientation b107 of the measuring object 13 in the embodiment of FIG. Step 201: The image capturing means 1 is installed so that the measurement target object 13 is captured and captured as an image f. However, when the image capturing means 1 is installed in a desired position in advance, step 201 is unnecessary.

【0036】ステップ202:操作手段4は、撮像パラ
メータb105を撮像パラメータ記憶手段12から一時
記憶手段10に転送するという命令b102が入力され
ると、撮像パラメータb105を撮像パラメータ記憶手
段12から一時記憶手段10に転送するというこの命令
b102をデータ転送手段9に転送する。データ転送手
段9は、命令b102を受け取り、撮像パラメータ記憶
手段12から撮像パラメータb105を取り込み、一時
記憶手段10に格納する。
Step 202: When the command b102 for transferring the image pickup parameter b105 from the image pickup parameter storage unit 12 to the temporary storage unit 10 is input, the operation unit 4 stores the image pickup parameter b105 from the image pickup parameter storage unit 12 into the temporary storage unit. This instruction b102 of transferring to 10 is transferred to the data transfer means 9. The data transfer means 9 receives the command b102, fetches the imaging parameter b105 from the imaging parameter storage means 12, and stores it in the temporary storage means 10.

【0037】操作手段4は、物体情報b104を物体情
報記憶手段11から一時記憶手段10に転送するという
命令b112が入力されると、物体情報b104を物体
情報記憶手段11から一時記憶手段10に転送するとい
うこの命令b112をデータ転送手段9に転送する。デ
ータ転送手段9は、命令b112を受け取り、物体情報
記憶手段11から物体情報b104を取り込んで、一時
記憶手段10に格納する。
When the command b112 for transferring the object information b104 from the object information storage means 11 to the temporary storage means 10 is input, the operation means 4 transfers the object information b104 from the object information storage means 11 to the temporary storage means 10. This command b112 to perform is transferred to the data transfer means 9. The data transfer means 9 receives the command b112, fetches the object information b104 from the object information storage means 11, and stores it in the temporary storage means 10.

【0038】ステップ203:参照パターン生成手段7
は、一時記憶手段10から物体情報b104および撮像
パラメータb105を取り込み、計測対象物体13の参
照パターンfrを生成し、修正量計算手段8に転送す
る。ただし、参照パターンfrは、本実施例では、計測
対象物体の隠線消去により得られるワイヤーフレーム像
である。
Step 203: Reference pattern generating means 7
Acquires the object information b104 and the imaging parameter b105 from the temporary storage means 10, generates a reference pattern fr of the measurement target object 13, and transfers the reference pattern fr to the correction amount calculation means 8. However, the reference pattern fr is a wire frame image obtained by erasing hidden lines of the measurement target object in this embodiment.

【0039】ステップ204:エッジパターン計算手段
5は、撮影手段1からの映像fに基づいて、数式7の計
算によりエッジパターンfmを計算する。ただし、画面
サイズはm×n,pは画面階調,μは閾値(定数),f
は映像,iは1以上m以下の整数,jは1以上n以下の
整数である。エッジパターン計算手段5は、数式7で得
られたエッジパターンfmをポテンシャル計算手段6に
転送する。
Step 204: The edge pattern calculation means 5 calculates the edge pattern fm by the calculation of the expression 7 based on the image f from the photographing means 1. However, the screen size is m × n, p is the screen gradation, μ is the threshold value (constant), f
Is an image, i is an integer of 1 or more and m or less, and j is an integer of 1 or more and n or less. The edge pattern calculation means 5 transfers the edge pattern fm obtained by Expression 7 to the potential calculation means 6.

【0040】[0040]

【数7】 (Equation 7)

【0041】[0041]

【数8】 [Equation 8]

【0042】ステップ205:ポテンシャル計算手段6
は、エッジパターン計算手段5からのエッジパターンf
mに基づいて、数式8を使用し、ポテンシャルumを計算
する。ただし、tnは、数式8の計算繰り返し回数を表
わし、a,bは、正の定数である。ポテンシャル計算手
段6は、数式8で計算したポテンシャルumを修正量計
算手段8に転送する。
Step 205: Potential calculation means 6
Is the edge pattern f from the edge pattern calculation means 5.
Based on m, use Equation 8 to calculate the potential um. However, tn represents the number of calculation repetitions of Equation 8, and a and b are positive constants. The potential calculation means 6 transfers the potential um calculated by Expression 8 to the correction amount calculation means 8.

【0043】ステップ206:物体重心位置計算手段1
4は、一時記憶手段10からの物体情報b104および
撮像パラメ−タb105に基づき、透視等変換により、
表示手段2の画面上における計測対象物体13の重心の
位置b108を計算する。物体重心位置計算手段14
は、表示手段2の画面上における計測対象物体13の重
心の位置b108を修正量計算手段8に転送する。
Step 206: Body weight / center position calculating means 1
4 is based on the object information b104 and the imaging parameter b105 from the temporary storage means 10 by perspective conversion,
The position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display unit 2 is calculated. Object weight position calculation means 14
Transfers the position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display means 2 to the correction amount calculation means 8.

【0044】ステップ207:修正量計算手段8は、物
体重心位置計算手段14からの表示手段2の画面上にお
ける計測対象物体13の重心の位置b108とポテンシ
ャル計算手段6からのポテンシャルumと参照パターン
生成手段7からの参照パターンfrとに基づいて、数式
9〜22により、計測対象物体13の位置・姿勢b10
7の修正量b103(dpx,dpy,dpz,dqx,d
y,dqyz)を計算する。ただし、cx,cy,cz
x,dy,dzは、正の定数であり、Fx,Fy,Fz,M
x,My,Mzは、数式15〜数式20で計算する。ここ
で、(i0,j0)は、表示手段2の画面上における計測対
象物体13の重心の位置b108、Gは、画面領域であ
り、Vx,Vyは、数式21,数式22でそれぞれ計算す
る。修正量計算手段8は、計測対象物体13の位置・姿
勢b107の修正量b103を一時記憶手段10に転送
する。
Step 207: The correction amount calculation means 8 generates the position b108 of the center of gravity of the object 13 to be measured on the screen of the display means 2 from the body weight center position calculation means 14, the potential um from the potential calculation means 6 and the reference pattern generation. Based on the reference pattern fr from the means 7, the position / orientation b10 of the measurement target object 13 is calculated by Equations 9 to 22.
7 fixes the amount b103 (dp x, dp y, dp z, dq x, d
q y , dq yz ) is calculated. Where c x , c y , c z ,
d x , dy , d z are positive constants, and F x , F y , F z , M
x, M y, M z is calculated by the equation 15 to equation 20. Here, (i 0 , j 0 ) is the position b108 of the center of gravity of the measurement target object 13 on the screen of the display unit 2, G is the screen area, and V x and V y are the expressions 21 and 22, respectively. Calculate each. The correction amount calculation means 8 transfers the correction amount b103 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 to the temporary storage means 10.

【0045】[0045]

【数9】 [Equation 9]

【0046】[0046]

【数10】 [Equation 10]

【0047】[0047]

【数11】 [Equation 11]

【0048】[0048]

【数12】 [Equation 12]

【0049】[0049]

【数13】 [Equation 13]

【0050】[0050]

【数14】 [Equation 14]

【0051】[0051]

【数15】 (Equation 15)

【0052】[0052]

【数16】 [Equation 16]

【0053】[0053]

【数17】 [Equation 17]

【0054】[0054]

【数18】 (Equation 18)

【0055】[0055]

【数19】 [Formula 19]

【0056】[0056]

【数20】 [Equation 20]

【0057】[0057]

【数21】 [Equation 21]

【0058】[0058]

【数22】 [Equation 22]

【0059】ステップ208:一時記憶手段10は、修
正量計算手段8からの修正量b103を現在格納してい
る計測対象物体13の位置・姿勢b107に加算し、格
納する。
Step 208: The temporary storage means 10 adds the correction amount b103 from the correction amount calculating means 8 to the currently stored position / orientation b107 of the measurement object 13 and stores it.

【0060】ステップ209:参照パターン生成手段7
は、一時記憶手段10から物体情報b104および撮像
パラメータb105を取り込み、計測対象物体13の参
照パターンfrを生成し、表示手段2および修正量計算
手段8に転送する。
Step 209: Reference pattern generating means 7
Acquires the object information b104 and the imaging parameter b105 from the temporary storage means 10, generates the reference pattern fr of the measurement target object 13, and transfers the reference pattern fr to the display means 2 and the correction amount calculation means 8.

【0061】ステップ210:表示手段2は、撮影手段
1からの映像fと参照パターン生成手段7からの参照パ
ターンfrとを画面上に、例えば詳しくは後述する図3
に示すように、重ね合わせて表示する。
Step 210: The display means 2 displays the image f from the photographing means 1 and the reference pattern fr from the reference pattern generation means 7 on the screen, for example, FIG.
As shown in FIG.

【0062】ステップ211:表示手段2の画面の映像
f上の計測対象物体13と参照パターンfrが大きく異
なる場合、ステップ212に進む。表示手段2の画面の
映像f上の計測対象物体13と参照パターンfrとがそ
れほど違わない場合、ステップ214に進む。
Step 211: When the measurement target object 13 on the image f on the screen of the display means 2 and the reference pattern fr are significantly different, the process proceeds to step 212. When the measurement target object 13 on the image f on the screen of the display means 2 and the reference pattern fr are not so different, the process proceeds to step 214.

【0063】ステップ212:表示手段2の画面の映像
f上の計測対象物体13と参照パターンfrが大きく異
なる場合、操作者は、表示手段2を見て、情報修正手段
3に計測対象物体13の位置・姿勢の修正量b101を
入力する。情報修正手段3としてマウスを用いる場合、
修正量b101は、マウスの変位量である。情報修正手
段3は、計測対象物体13の位置・姿勢b107の修正
量b101を一時記憶手段10に転送する。
Step 212: When the measurement target object 13 on the image f on the screen of the display means 2 and the reference pattern fr are significantly different, the operator looks at the display means 2 and causes the information correction means 3 to display the measurement target object 13 A position / orientation correction amount b101 is input. When a mouse is used as the information correction means 3,
The correction amount b101 is the displacement amount of the mouse. The information correction unit 3 transfers the correction amount b101 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 to the temporary storage unit 10.

【0064】ステップ213:一時記憶手段10は、情
報修正手段3からの修正量b101を現在格納している
計測対象物体13の位置・姿勢b107に加算し、格納
して、ステップ209に進む。
Step 213: The temporary storage means 10 adds the correction amount b101 from the information correction means 3 to the currently stored position / orientation b107 of the measurement target object 13, stores it, and proceeds to step 209.

【0065】ステップ214:それほど離れていなくて
も、もし映像f上の計測対象物体13と参照パターンf
rとが一致していない場合、ステップ204に戻る。ス
テップ204からステップ211を繰り返すと、計測対
象物体13の位置・姿勢b107の値は、計測対象物体
13の真の位置・姿勢に収束する。映像f上の計測対象
物体13と参照パターンfrとが一致した場合、ステッ
プ215に進む。
Step 214: If the object 13 to be measured and the reference pattern f on the image f are not so far apart
If r does not match, the process returns to step 204. When steps 204 to 211 are repeated, the value of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 converges on the true position / orientation of the measurement target object 13. When the measurement target object 13 on the image f and the reference pattern fr match, the process proceeds to step 215.

【0066】ここで、映像f上の計測対象物体13と参
照パターンfrが一致しているかどうかを判断するに
は、以下の基準を用いてもよい。修正量計算手段8で計
算された計測対象物体13の位置・姿勢の各修正量b1
03の符号が連続して一致しない(+,−,+,−,…
となる。)とき、映像f上の計測対象物体13と参照パ
ターンfrとが一致したと判断する。
Here, the following criteria may be used to determine whether or not the measurement target object 13 on the image f and the reference pattern fr match. Each correction amount b1 of the position / orientation of the measurement target object 13 calculated by the correction amount calculation means 8
Signs of 03 do not match consecutively (+,-, +,-, ...
Becomes ), It is determined that the measurement target object 13 on the image f and the reference pattern fr match.

【0067】ステップ215:操作手段4は、物体情報
b104を一時記憶手段10から物体情報記憶手段11
に転送するという命令b122が入力されると、物体情
報b104を一時記憶手段10から物体情報記憶手段1
1へ転送するという命令b122をデータ転送手段9に
転送する。データ転送手段9は命令b122を受け取
り、一時記憶手段10から物体情報b104を取り込
み、物体情報記憶手段11に格納する。
Step 215: The operation means 4 transfers the object information b104 from the temporary storage means 10 to the object information storage means 11.
When the command b122 to transfer to the object information b104 is input, the object information b104 is transferred from the temporary storage means 10 to the object information storage means 1
The instruction b122 for transferring to 1 is transferred to the data transfer means 9. The data transfer means 9 receives the command b122, fetches the object information b104 from the temporary storage means 10, and stores it in the object information storage means 11.

【0068】図3は、図1の実施例における表示手段の
画面表示の一例を示す図である。表示手段2の画面上に
はひとつのウィンドウ301が表示され、ウィンドウ3
01上には、撮影手段1からの映像fと参照パターン生
成手段7からの参照パターンfrとが重ね合わせて表示
される。また、計測対象物体13の位置・姿勢b107
の値302も表示される。ただし、計測対象物体13の
位置・姿勢b107の値302は、必ずしも表示しなく
てよい。計測対象物体13の位置・姿勢b107の値3
02を表示しない場合、表示手段2の画面全体に映像f
と参照パターンfrを重ね合わせて出力してもよい。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the screen display of the display means in the embodiment of FIG. One window 301 is displayed on the screen of the display means 2, and the window 3
On 01, the image f from the photographing means 1 and the reference pattern fr from the reference pattern generation means 7 are displayed in an overlapping manner. Further, the position / orientation b107 of the measurement target object 13
The value 302 of is also displayed. However, the value 302 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13 does not necessarily have to be displayed. Value 3 of the position / orientation b107 of the measurement target object 13
02 is not displayed, the image f is displayed on the entire screen of the display unit 2.
And the reference pattern fr may be superimposed and output.

【0069】さて、ステップ212の操作により、操作
者が、情報修正手段3に修正量b101を入力すると、
この修正量b101に対応して表示手段2の画面上にお
ける参照パターンfrが移動する。この操作により、操
作者は、参照パターンfrを意図するように移動させる
ことができる。すなわち、参照パターンfrを映像f上
の計測対象物体13に近付けたり一致させたりできる。
By the operation of step 212, when the operator inputs the correction amount b101 to the information correction means 3,
The reference pattern fr on the screen of the display means 2 moves corresponding to the correction amount b101. By this operation, the operator can move the reference pattern fr as intended. That is, the reference pattern fr can be brought close to or coincide with the measurement target object 13 on the image f.

【0070】図1の実施例においては、撮影手段1が複
数あってもよい。ただし、計測動作において、ステップ
201,ステップ204〜ステップ208を撮影手段1
の個数分だけ繰り返すことになる。また、撮影手段1と
エッジパターン計算手段5とポテンシャル計算手段6と
を複数個用いるか、それらの手段1,5,6と修正量計
算手段8とを複数個用いると、ステップ204〜ステッ
プ208の処理を高速化できる。計測精度は、撮影手段
1の光軸方向に比べて、光軸に垂直な方向の方が良いの
で、複数の撮影手段1を用いる場合、各撮影手段1の光
軸のなす角度が90度になるように撮影手段1を設置す
ると、計測精度が上がる。このときは、czの値をcx
yの値よりも小さくし、dx,dyの値をdzよりも小さ
くするとよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, there may be a plurality of photographing means 1. However, in the measurement operation, the steps 201 and 204 to 208 are performed by the image capturing unit 1.
Will be repeated for the number of times. If a plurality of photographing means 1, edge pattern calculation means 5, and potential calculation means 6 are used, or if a plurality of these means 1, 5, 6 and correction amount calculation means 8 are used, steps 204 to 208 are performed. The processing speed can be increased. Since the measurement accuracy is better in the direction perpendicular to the optical axis than in the optical axis direction of the photographing means 1, when a plurality of photographing means 1 are used, the angle formed by the optical axes of the photographing means 1 becomes 90 degrees. If the photographing means 1 is installed so that the measurement accuracy is improved. At this time, the value of c z is c x ,
smaller than the value of c y, d x, the value of d y may be smaller than d z.

【0071】図4は、本発明による画像計測装置を測量
手段および設計手段と統合した画像計測システムの一実
施例の系統構成を示すブロック図である。図4の実施例
において、撮影手段1〜物体重心位置計算手段14は、
図1の実施例と同じである。
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring device according to the present invention is integrated with a surveying means and a designing means. In the embodiment shown in FIG. 4, the photographing means 1 to the body weight / center position calculating means 14 are
This is the same as the embodiment of FIG.

【0072】本実施例は、図1に示す撮影手段1から物
体重心位置計算手段14の手段と、測量操作手段401
と、測量操作手段401に接続された測距手段402
と、測量操作手段401に接続された測角手段403
と、撮像パラメータ記憶手段12および測量操作手段4
01に接続された測量計算手段404と、測距手段40
2,測角手段403,および測量計算手段404に接続
された測量記憶手段405と、撮影手段1に接続された
設計表示手段411と、設計入力手段412と、設計表
示手段411に接続されたグラフィック生成手段413
と、設計入力手段412およびグラフィック生成手段4
13に接続された設計記憶手段414と、物体情報記憶
手段11、設計入力手段412および設計記憶手段41
4に接続された設計データ転送手段415とを備えてい
る。ただし、撮影手段1と設計表示手段411とは、直
接接続されていなくてもよい。
In this embodiment, the means from the photographing means 1 to the body weight / center position calculating means 14 shown in FIG.
And distance measuring means 402 connected to the surveying operation means 401
And angle measuring means 403 connected to the surveying operation means 401
And the imaging parameter storage means 12 and the survey operation means 4
01 connected to 01 and distance measuring means 40
2. Surveying storage means 405 connected to the angle measuring means 403 and the surveying calculation means 404, a design display means 411 connected to the photographing means 1, a design input means 412, and a graphic connected to the design display means 411. Generating means 413
And design input means 412 and graphic generation means 4
13, the design storage means 414, the object information storage means 11, the design input means 412, and the design storage means 41.
4 is connected to the design data transfer means 415. However, the image capturing unit 1 and the design display unit 411 do not have to be directly connected.

【0073】図5は、図4の実施例において測量手段に
対する撮影手段の取り付け状況の一例を示す斜視図であ
る。光波測量機等の測量手段400は、測量操作手段4
01と、測距手段402と、測角手段403と、測量計
算手段404と、測量記憶手段405とを含んでいる。
また、測量手段400は、例えば図5に示すように、撮
影手段1と物理的に接続されている。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of how the photographing means is attached to the surveying means in the embodiment of FIG. The surveying means 400 such as a light wave surveying instrument is a surveying operation means 4
01, distance measuring means 402, angle measuring means 403, surveying calculation means 404, and surveying storage means 405.
Further, the surveying means 400 is physically connected to the photographing means 1 as shown in FIG. 5, for example.

【0074】設計手段410は、設計表示手段411
と、設計入力手段412と、グラフィック生成手段41
3と、設計記憶手段414と、設計データ転送手段41
5とを含んでいる。
The design means 410 is the design display means 411.
, Design input means 412, and graphic generation means 41
3, design storage means 414, and design data transfer means 41
Including 5 and.

【0075】図6は、図4の実施例において基準ターゲ
ットに基づいて定義した座標系の一例を示す図である。
図4に示す基準ターゲット420,420Aは、座標系
の基準となる。基準ターゲット420は、座標系の原点
を示し、基準ターゲット420Aは、座標系のxw方向
を示す。鉛直方向に対して反対方向をzw方向とする。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the coordinate system defined based on the reference target in the embodiment of FIG.
The reference targets 420 and 420A shown in FIG. 4 serve as the reference of the coordinate system. The reference target 420 indicates the origin of the coordinate system, and the reference target 420A indicates the xw direction of the coordinate system. The opposite direction to the vertical direction is the zw direction.

【0076】測量操作手段401は、測距・測角命令b
401・b402の入力を受け、測距手段402に測距
命令b401を転送し、測角手段403に測角命令b4
02を転送する。また、計算命令b403が入力される
と、測量計算手段404に計算命令b403を転送す
る。姿勢計測命令b412が入力されると、測角手段4
03に姿勢計測命令b412を転送する。
The surveying operation means 401 uses the distance measuring / angle measuring command b.
Upon receiving the input of 401 / b402, the distance measuring command b401 is transferred to the distance measuring means 402, and the angle measuring command b4 is transmitted to the angle measuring means 403.
02 is transferred. When the calculation command b403 is input, the calculation command b403 is transferred to the surveying calculation means 404. When the posture measurement command b412 is input, the angle measuring means 4
The posture measurement command b412 is transferred to 03.

【0077】測距手段402は、測量操作手段401か
らの測距命令b401を受け、基準ターゲット420,
420Aまでの距離l1,l2を計測する。測角手段40
3は、測量操作手段401からの測角命令b402また
は姿勢計測命令b412を受け、基準ターゲット42
0,420Aの方向と鉛直方向のなす仰角v1,v2およ
び基準ターゲット420,420Aの方向の水平角
1,h2または測量手段400の姿勢b407を計測す
る。
The distance measuring means 402 receives the distance measuring command b401 from the surveying operation means 401, and receives the reference target 420,
Measure the distances l 1 and l 2 to 420A. Angle measuring means 40
3 receives the angle measurement command b402 or the posture measurement command b412 from the surveying operation means 401, and receives the reference target 42.
The elevation angles v 1 and v 2 formed between the directions of 0 and 420A and the vertical direction and the horizontal angles h 1 and h 2 in the direction of the reference targets 420 and 420A or the attitude b407 of the surveying means 400 are measured.

【0078】測量計算手段404は、測量操作手段40
1からの計算命令b403を受け、測量記憶手段405
に格納されている測量手段400から基準ターゲット4
20,420Aまでの距離l1,l2,仰角v1,v2およ
び水平角h1,h2と、撮影時の測量手段400の姿勢b
407と、測量手段400に対する撮影手段1の位置・
姿勢b408とに基づいて、撮影手段1の位置・姿勢b
409を計算し、計算した撮影手段1の位置・姿勢b4
09を撮像パラメータ記憶手段12に格納させる。測量
記憶手段405は、測量手段400から基準ターゲット
420,420Aまでの距離l1,l2,仰角v1,v2
よび水平角h1,h2と、撮影時の測量手段400の姿勢
b407と、測量手段400に対する撮影手段1の位置
・姿勢b408とを格納している。
The survey calculation means 404 is the survey operation means 40.
Upon receiving the calculation command b403 from 1, the surveying storage means 405
Reference target 4 from surveying means 400 stored in
Distances l 1 and l 2 to 20 , 420A, elevation angles v 1 and v 2 and horizontal angles h 1 and h 2, and posture b of the surveying means 400 at the time of photographing.
407 and the position of the photographing means 1 with respect to the surveying means 400
Based on the posture b 408, the position / posture b of the photographing unit 1
409 is calculated, and the calculated position / orientation b4 of the photographing means 1 is calculated.
09 is stored in the imaging parameter storage means 12. The surveying storage means 405 includes distances l 1 , l 2 , elevation angles v 1 , v 2 and horizontal angles h 1 , h 2 from the surveying means 400 to the reference targets 420, 420A, and a posture b407 of the surveying means 400 at the time of photographing. The position / orientation b 408 of the photographing means 1 with respect to the surveying means 400 is stored.

【0079】設計表示手段411は、撮影手段1からの
映像fとグラフィック生成手段413からのグラフィッ
クb410とを重ね合わせて画面上に表示する。ただ
し、グラフィックb410のみを表示してもよい。設計
入力手段412は、設計対象になっている物体13の物
体情報b104が入力されると、入力された物体情報b
104を設計記憶手段414に転送する。また、データ
転送命令b411が入力されると、物体13の物体情報
b104を物体情報記憶手段11から設計記憶手段41
4へ転送するという命令b411を設計データ転送手段
415に転送する。さらに、データ転送命令b421が
入力されると、物体13の設計記憶手段414から物体
情報記憶手段11へ転送するという命令421を設計デ
ータ転送手段415に転送する。
The design display means 411 superimposes the image f from the photographing means 1 and the graphic b410 from the graphic generation means 413 and displays it on the screen. However, only the graphic b410 may be displayed. When the object information b104 of the object 13 to be designed is input, the design input unit 412 receives the input object information b.
104 is transferred to the design storage means 414. When the data transfer command b411 is input, the object information b104 of the object 13 is transferred from the object information storage means 11 to the design storage means 41.
4 is transferred to the design data transfer means 415. Further, when the data transfer command b421 is input, the command 421 for transferring from the design storage unit 414 of the object 13 to the object information storage unit 11 is transferred to the design data transfer unit 415.

【0080】グラフィック生成手段413は、設計記憶
手段414からの物体13の物体情報b104に基づい
て、透視等変換を実行し、物体のグラフィックb410
を作成する。設計記憶手段414は計測対象になってい
る物体13の物体情報b104を格納している。設計デ
ータ転送手段415は、設計入力手段412からのデー
タ転送命令b411またはb421に基づいて、物体情
報b104を物体情報記憶手段11から設計記憶手段4
14へまたは設計記憶手段414から物体情報記憶手段
11へ転送する。ただし、ここでは、物体13を設計対
象とする。
The graphic generation means 413 executes perspective transformation based on the object information b104 of the object 13 from the design storage means 414, and the graphic b410 of the object.
To create. The design storage unit 414 stores the object information b104 of the object 13 that is the measurement target. The design data transfer means 415 transfers the object information b104 from the object information storage means 11 to the design storage means 4 based on the data transfer instruction b411 or b421 from the design input means 412.
14 or from the design storage means 414 to the object information storage means 11. However, here, the object 13 is a design target.

【0081】図4に示す本発明の実施例の動作は、撮影
手段1の位置・姿勢b409の計測および設計である。
この二つの動作は独立して実行できる。
The operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is the measurement and design of the position / orientation b409 of the photographing means 1.
These two operations can be performed independently.

【0082】図7は、図4の実施例における撮影手段の
位置・姿勢の計測手順の一例を示すフローチャートであ
る。 ステップ701:二つの基準ターゲット420,420
Aを設置する。このとき、基準ターゲット420は、座
標系の原点であり、基準ターゲット420Aは座標系の
xm方向となる。ただし、予め設置されている場合、設
置し直す必要はない。
FIG. 7 is a flow chart showing an example of the measuring procedure of the position / orientation of the photographing means in the embodiment of FIG. Step 701: Two reference targets 420, 420
Install A. At this time, the reference target 420 is the origin of the coordinate system, and the reference target 420A is in the xm direction of the coordinate system. However, if already installed, there is no need to install it again.

【0083】ステップ702:撮影手段1と測量手段4
00を組み合わせた装置を設置する。
Step 702: Photographing means 1 and surveying means 4
A device that is a combination of 00 is installed.

【0084】ステップ703:測量操作手段401は測
距・測角命令b401・b402の入力を受け、測距手
段402に測距命令b401を、測角手段403に測角
命令b402を転送する。測距手段402は測量操作手
段401からの測距命令b401を受け、基準ターゲッ
ト420までの距離l1を計測し、その結果を測量記憶
手段405に記録する。測角手段403は測量操作手段
401からの測角命令b402を受け、鉛直方向と基準
ターゲット420方向のなす仰角v1および基準ターゲ
ット420方向の水平角h1を計測し、その結果を測量
記憶手段405に記録する。
Step 703: The surveying operation means 401 receives the distance measuring / angle measuring commands b401 and b402, and transfers the distance measuring command b401 to the distance measuring means 402 and the angle measuring command b402 to the angle measuring means 403. The distance measuring means 402 receives the distance measuring command b401 from the distance measuring operation means 401, measures the distance l 1 to the reference target 420, and records the result in the distance measuring storage means 405. The angle measuring means 403 receives the angle measuring command b402 from the surveying operation means 401, measures the elevation angle v 1 formed by the vertical direction and the reference target 420 direction and the horizontal angle h 1 in the reference target 420 direction, and the result is the surveying storage means. Record at 405.

【0085】ステップ703A:ステップ703の作業
を基準ターゲット420Aについても行なう。
Step 703A: The operation of step 703 is also performed on the reference target 420A.

【0086】ステップ704:測量操作手段401は姿
勢計測命令b412の入力を受け、測角手段403に姿
勢計測命令b412を転送する。測角手段403は測量
操作手段401からの姿勢計測命令b412を受け、測
量手段400の姿勢b407を計測し、その結果を測量
記憶手段405に記録する。
Step 704: The surveying operation means 401 receives the attitude measurement command b412 and transfers the attitude measurement command b412 to the angle measurement means 403. The angle measuring unit 403 receives the posture measurement command b412 from the surveying operation unit 401, measures the posture b407 of the surveying unit 400, and records the result in the surveying storage unit 405.

【0087】ステップ705:測量計算手段404は測
量操作手段401からの計算命令b403を受け、測量
記憶手段405に格納されている基準ターゲット42
0,420Aまでの距離l1,l2,垂直方向と基準ター
ゲット420,420A方向のなす仰角v1,v2,水平
角h1,h2に基づいて、測量手段400の位置(xm,y
m,zm))を計算する。ここで、距離l1,l2は、それ
ぞれ基準ターゲット420,基準ターゲット420Aと
測量手段400との距離である。基準ターゲット42
0、基準ターゲット420Aの水平角,仰角の計測値を
それぞれh1,h2およびv1,v2とする。
Step 705: The survey calculation means 404 receives the calculation command b403 from the survey operation means 401, and the reference target 42 stored in the survey storage means 405.
Based on the distances l 1 and l 2 to 0 , 420A, the elevation angles v 1 and v 2 between the vertical direction and the reference targets 420 and 420A, and the horizontal angles h 1 and h 2 , the position (xm, y) of the surveying means 400.
m, zm)) is calculated. Here, the distances l 1 and l 2 are the distances between the reference target 420, the reference target 420A and the surveying means 400, respectively. Reference target 42
0 and the measured values of the horizontal angle and the elevation angle of the reference target 420A are h 1 , h 2 and v 1 , v 2 , respectively.

【0088】0≦h1−h2<180の時、数式23〜数
式25を用いて、測量手段400の位置を計算できる。
ここで、a1は数式26で計算する。180≦h1−h2
<360の時、数式27〜数式29を用いて、測量手段
400の位置を計算できる。ここで、b1は数式30で
計算する。測量手段400の位置・姿勢および測量記憶
手段405からの測量手段400に対する撮影手段1の
位置・姿勢b408に基づいて、数式31〜数式38を
用いて、撮影手段1の位置・姿勢b409を計算する。
ただし、(xc,yc,zc)は撮影手段1の位置、(θ
cazim,θcinc,θctwist)は撮影手段1の姿勢、(θ
mazim,θminc,θmtwist)は測量手段400の姿勢、
(xv,yv,zv)は測量手段400に対する撮影手段
1の位置、(θvazim,θvinc,θvtwist)は測量手段
400に対する撮影手段1の姿勢である。
When 0 ≦ h 1 −h 2 <180, the position of the surveying means 400 can be calculated using the formulas 23 to 25.
Here, a 1 is calculated by Expression 26. 180 ≦ h 1 −h 2
When <360, the position of the surveying means 400 can be calculated using Expressions 27 to 29. Here, b 1 is calculated by Expression 30. Based on the position / orientation of the surveying means 400 and the position / orientation b408 of the image capturing means 1 with respect to the surveying means 400 from the surveying storage means 405, the position / orientation b409 of the image capturing means 1 is calculated using equations 31 to 38. .
However, (x c , y c , z c ) is the position of the photographing means 1, and (θ
cazim , θ cinc , θ ctwist ) is the attitude of the photographing means 1, (θ
mazim, θ minc, θ mtwist) the attitude of surveying means 400,
(X v , y v , z v ) is the position of the photographing means 1 with respect to the surveying means 400, and (θ vazim , θ vinc , θ vtwist ) is the attitude of the photographing means 1 with respect to the surveying means 400.

【0089】[0089]

【数23】 [Equation 23]

【0090】[0090]

【数24】 [Equation 24]

【0091】[0091]

【数25】 (Equation 25)

【0092】[0092]

【数26】 (Equation 26)

【0093】[0093]

【数27】 [Equation 27]

【0094】[0094]

【数28】 [Equation 28]

【0095】[0095]

【数29】 [Equation 29]

【0096】[0096]

【数30】 [Equation 30]

【0097】[0097]

【数31】 [Equation 31]

【0098】[0098]

【数32】 [Equation 32]

【0099】[0099]

【数33】 [Expression 33]

【0100】[0100]

【数34】 (Equation 34)

【0101】[0101]

【数35】 [Equation 35]

【0102】[0102]

【数36】 [Equation 36]

【0103】[0103]

【数37】 (37)

【0104】[0104]

【数38】 (38)

【0105】ステップ706:測量計算手段404は、
計算した撮影手段1の位置・姿勢b409を撮像パラメ
ータ記憶手段12に記録する。
Step 706: The survey calculation means 404
The calculated position / orientation b409 of the image capturing unit 1 is recorded in the image capturing parameter storage unit 12.

【0106】図8は、図4の実施例における設計手順の
一例を示すフローチャートである。 ステップ801:設計入力手段412は、物体情報b1
04を物体情報記憶手段11から設計記憶手段414に
転送するというデータ転送命令b411が入力される
と、物体情報b104を物体情報記憶手段11から設計
記憶手段414に転送するというこのデータ転送命令b
411を設計データ転送手段415に転送する。設計デ
ータ転送手段415は、設計入力手段412からのデー
タ転送命令b411に応じて、物体情報記憶手段11か
ら物体13の物体情報b104を読み込み、設計記憶手
段414に格納する。
FIG. 8 is a flow chart showing an example of the design procedure in the embodiment of FIG. Step 801: The design input means 412 has the object information b1.
When a data transfer instruction b411 for transferring 04 from the object information storage means 11 to the design storage means 414 is input, this data transfer instruction b for transferring the object information b104 from the object information storage means 11 to the design storage means 414.
411 is transferred to the design data transfer means 415. The design data transfer means 415 reads the object information b104 of the object 13 from the object information storage means 11 according to the data transfer command b411 from the design input means 412 and stores it in the design storage means 414.

【0107】ステップ802:設計入力手段412は、
物体13の物体情報b104が入力されると、計測記憶
手段414に物体情報b104を格納する。
Step 802: The design input means 412
When the object information b104 of the object 13 is input, the object information b104 is stored in the measurement storage unit 414.

【0108】ステップ803:グラフィック生成手段4
13は、設計記憶手段414から物体情報b104を読
み込み、透視等変換を実行し、グラフィックb410を
作成し、その結果を設計表示手段411に転送する。
Step 803: Graphic generating means 4
Reference numeral 13 reads the object information b104 from the design storage unit 414, performs perspective conversion, creates a graphic b410, and transfers the result to the design display unit 411.

【0109】ステップ804:設計表示手段411は、
撮影手段1からの映像fとグラフィック生成手段413
からのグラフィックb410とを重ね合わせて画面上に
表示する。ただし、グラフィックb410のみを表示し
てもよい。
Step 804: The design display means 411
Image f from the photographing means 1 and graphic generation means 413
And the graphic b410 from is displayed on the screen. However, only the graphic b410 may be displayed.

【0110】ステップ805:物体情報b104に変更
がある場合、ステップ802に戻る。物体情報b104
に変更がない場合、ステップ806に進む。
Step 805: If the object information b104 is changed, the process returns to step 802. Object information b104
If there is no change in, go to step 806.

【0111】ステップ806:設計入力手段412は、
物体情報b104を設計記憶手段414から物体情報記
憶手段11に転送するというデータ転送命令b421が
入力されると、物体情報b104を設計記憶手段414
から物体情報記憶手段11に転送するというこのデータ
転送命令b421を設計データ転送手段415に転送す
る。設計データ転送手段415は、設計入力手段412
からのデータ転送命令b421を受け、設計記憶手段4
14から物体13の物体情報b104を読み込み、物体
情報記憶手段11に格納する。
Step 806: The design input means 412
When a data transfer command b421 for transferring the object information b104 from the design storage unit 414 to the object information storage unit 11 is input, the object information b104 is transferred to the design storage unit 414.
This data transfer instruction b421 for transferring from the object information storage means 11 to the design data transfer means 415. The design data transfer means 415 is the design input means 412.
Receiving the data transfer instruction b421 from the design storage means 4
Object information b104 of the object 13 is read from 14 and stored in the object information storage means 11.

【0112】図4の実施例において、撮影手段1および
測量手段400を本発明の装置から切り離し、新たに撮
影手段1に映像記憶手段416を接続すると、建設現場
で撮影手段1,測量手段400,映像記憶手段416を
用いて、撮影手段1の位置・姿勢b409を計測でき
る。この場合、例えばオフィスに計測データを持ち帰る
方式になり、オフィスに残してある装置本体部分に測量
記憶手段405と映像記憶手段416とを接続すると、
パターン照合による設計および物体13の計測の作業が
できる。このように、撮影手段1,測量手段400,映
像記憶手段416を切り離せるので、建設現場での装置
が軽量化され、建設現場での計測作業を迅速に実行で
き、計測作業の活用範囲が拡大する。
In the embodiment shown in FIG. 4, if the photographing means 1 and the surveying means 400 are separated from the apparatus of the present invention and the image storing means 416 is newly connected to the photographing means 1, the photographing means 1, surveying means 400, The position / orientation b409 of the photographing means 1 can be measured using the image storage means 416. In this case, for example, the measurement data is brought back to the office, and when the survey storage means 405 and the video storage means 416 are connected to the apparatus main body part left in the office,
Designing by pattern matching and measurement of the object 13 can be performed. Since the photographing means 1, the surveying means 400, and the image storage means 416 can be separated in this way, the weight of the device at the construction site can be reduced, the measurement work at the construction site can be quickly executed, and the range of utilization of the measurement work can be expanded. To do.

【0113】このとき、現場での作業は、以下の手順で
実行する。 ステップ221:撮影手段1および測量手段400を設
置する。
At this time, the work at the site is executed according to the following procedure. Step 221: The image pickup means 1 and the surveying means 400 are installed.

【0114】ステップ222:ステップ701〜ステッ
プ705(撮影手段1の位置・姿勢b409の計測)を
実行する。
Step 222: Steps 701 to 705 (measurement of the position / orientation b409 of the photographing means 1) are executed.

【0115】ステップ223:測量計算手段404は、
計算した撮影手段1の位置・姿勢b409を設計記憶手
段414に記録する。
Step 223: The survey calculation means 404
The calculated position / orientation b409 of the photographing means 1 is recorded in the design storage means 414.

【0116】ステップ224:撮影手段1からの映像f
を映像記憶手段416に記録して現場での作業を完了す
る。
Step 224: Image f from the photographing means 1
Is recorded in the video storage means 416 to complete the work at the site.

【0117】オフィスでの作業は、以下の手順で実行す
る。 ステップ225:エッジパターン計算手段5に映像記憶
手段416を接続する。
The work in the office is executed in the following procedure. Step 225: Connect the image storage means 416 to the edge pattern calculation means 5.

【0118】ステップ226:撮像パラメータ記憶手段
12に測量記憶手段405に格納されている撮影手段1
の位置・姿勢b409を記録する。
Step 226: Imaging means 1 stored in the surveying storage means 405 in the imaging parameter storage means 12
The position / orientation b409 of is recorded.

【0119】ステップ227:ステップ203の操作を
実行する。
Step 227: The operation of step 203 is executed.

【0120】ステップ228:エッジパターン計算手段
5は、映像記憶手段416からの映像fに基づいて、数
式7の計算により、エッジパターンfmを計算する。エ
ッジパターン計算手段5は、数式7で得られたエッジパ
ターンfmをポテンシャル計算手段6に転送する。
Step 228: The edge pattern calculation means 5 calculates the edge pattern fm by the calculation of the expression 7 based on the image f from the image storage means 416. The edge pattern calculation means 5 transfers the edge pattern fm obtained by Expression 7 to the potential calculation means 6.

【0121】ステップ229:ステップ205〜ステッ
プ212の操作を実行する。
Step 229: The operations of Step 205 to Step 212 are executed.

【0122】ステップ230:映像f上の物体13と参
照パターンfrとが一致していない場合、ステップ22
8に戻る。ステップ228からステップ210の操作を
繰り返すと、物体13の位置・姿勢b107の値は、物
体13の真の位置・姿勢に収束する。映像f上の物体1
3と参照パターンfrが一致した場合は、ステップ23
1に進む。
Step 230: If the object 13 on the image f and the reference pattern fr do not match, step 22
Return to 8. When the operations from step 228 to step 210 are repeated, the value of the position / orientation b107 of the object 13 converges on the true position / orientation of the object 13. Object 1 on video f
3 and the reference pattern fr match, step 23
Go to 1.

【0123】ここで、映像f上の物体13と参照パター
ンfrとが一致しているかどうかを判断する場合、次の
ような基準を用いてもよい。修正量計算手段8で計算さ
れた物体13の位置・姿勢b107の各修正量b103
の符号が連続して一致しない(+,−,+,−,…とな
る。)とき、映像f上の物体13と参照パターンfrが
一致したと判断する。
Here, in determining whether or not the object 13 on the image f and the reference pattern fr match, the following criteria may be used. Each correction amount b103 of the position / orientation b107 of the object 13 calculated by the correction amount calculation means 8
When the signs of No. match continuously (+,-, +,-, ...), it is determined that the object 13 on the image f and the reference pattern fr match.

【0124】ステップ231:ステップ214の操作を
実行する。
Step 231: The operation of Step 214 is executed.

【0125】設計情報入力者は、必要に応じて、設計表
示手段411に参照パターンfrと建設現場で撮影した
映像fとを重ね合わせて出力し、情報修正手段3に修正
量b101を入力し、参照パターンfrを移動させ、設
計を実行する。このようにすると、建設現場に建築物の
構成部品が設置された様子を即座に模擬できる。したが
って、設計者は、構成部品を設置した場合の現場の様子
を具体的にイメージでき、設計作業を合理化できる。た
だし、設計情報入力者は、設計表示手段411に代えて
表示手段2を見てもよい。
The person who inputs the design information superimposes and outputs the reference pattern fr and the image f photographed at the construction site on the design display means 411 as necessary, and inputs the correction amount b101 to the information correction means 3, The design is executed by moving the reference pattern fr. By doing so, it is possible to immediately simulate how the building components are installed at the construction site. Therefore, the designer can concretely imagine the situation of the site when the components are installed, and the design work can be rationalized. However, the design information input person may look at the display means 2 instead of the design display means 411.

【0126】図4に示す本発明の実施例を建設現場に設
置した場合、表示手段2を見ながら建築物の構成部品の
設置作業を実行すれば、即座に建築物の構成部品を設計
どおり設置できる。ただし、この場合、設計手段410
はなくてもよい。
When the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is installed on a construction site, if the construction work of the building components is executed while looking at the display means 2, the building components are immediately installed as designed. it can. However, in this case, the design means 410
It does not have to be.

【0127】撮影された映像fの視野内物体を計測でき
るので、改修および保守工事が容易に計画できる。
Since the object in the field of view of the captured image f can be measured, repair and maintenance work can be easily planned.

【0128】設計者は、施工誤差の大きい建設におい
て、建設時の構成部品の組立精度を確定して、予め組立
誤差を含んだ設計を行なって、施工誤差の大きい建設に
対しても設計作業を進行できるようにしている。現場の
作業者は、この設計をもとに施工する。施工後、建設物
の構成部品を撮影手段1で撮影する。設計者は、建設現
場の映像fに基づいて、図4に示す本発明の実施例を採
用すれば、建築物の構成部品の位置・姿勢を見て、建築
物の状況を即座に認識できる。したがって、建築物の構
成部品の情報をもとに、工事の進行に合わせて、柔軟で
精度の高い設計が即座に実行できるようになる。このよ
うな手順で設計と施工とを繰り返すと、施工誤差の大き
い建設においても、建設作業を効率良く進めることが可
能となる。
In the construction with a large construction error, the designer determines the assembling accuracy of the component parts at the time of construction, performs the design including the assembly error in advance, and performs the design work even for the construction with a large construction error. I am making progress. Workers at the site will perform construction based on this design. After construction, the components of the building are photographed by the photographing means 1. If the designer adopts the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 based on the image f of the construction site, the designer can immediately recognize the situation of the building by looking at the positions and postures of the constituent parts of the building. Therefore, based on the information of the building component parts, flexible and highly accurate design can be immediately executed according to the progress of construction. By repeating the design and construction in such a procedure, it becomes possible to efficiently proceed with the construction work even in the construction where the construction error is large.

【0129】図4の実施例においては、撮影手段1およ
び測量手段400を複数個使用することもできる。ただ
し、計測動作において、ステップ221〜224,ステ
ップ226,ステップ228,ステップ205〜ステッ
プ207を撮影手段1の個数分繰り返すことになる。ま
た、撮影手段1,測量手段400,エッジパターン計算
手段5,ポテンシャル計算手段6を複数個用いると、ま
たはそれらの手段と修正量計算手段8とを複数個用いる
と、ステップ221〜224,ステップ226,ステッ
プ228,ステップ205〜ステップ207の処理を高
速化できる。
In the embodiment shown in FIG. 4, it is possible to use a plurality of photographing means 1 and surveying means 400. However, in the measurement operation, steps 221 to 224, step 226, step 228, and step 205 to step 207 are repeated for the number of photographing means 1. If a plurality of photographing means 1, surveying means 400, edge pattern calculation means 5, and potential calculation means 6 are used, or if a plurality of these means and correction amount calculation means 8 are used, steps 221-224, step 226. The processing of step 228 and step 205 to step 207 can be speeded up.

【0130】図9は、本発明による画像計測装置を作業
機器と統合した画像計測システムの一実施例の系統構成
を示すブロック図である。図9の実施例において、撮影
手段1〜物体重心位置計算手段14は、図1の実施例と
同じである。
FIG. 9 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring apparatus according to the present invention is integrated with working equipment. In the embodiment shown in FIG. 9, the image capturing means 1 to the body weight / center position calculating means 14 are the same as those in the embodiment shown in FIG.

【0131】本実施例は、図1に示す撮影手段1〜物体
重心位置計算手段14の手段と、撮影手段1に接続され
た作業表示手段901と、作業入力手段902と、作業
手段903と、作業表示手段901に接続されたグラフ
ィック生成手段413と、一時記憶手段10,物体情報
記憶手段11,作業入力手段902,作業手段903,
グラフィック生成手段413に接続された作業制御手段
904とを備えている。ただし、撮影手段1と作業表示
手段901とは接続されていなくてもよい。
In this embodiment, the means of photographing means 1 to body weight / center position calculating means 14 shown in FIG. 1, work display means 901 connected to the photographing means 1, work input means 902, work means 903, Graphic generation means 413 connected to work display means 901, temporary storage means 10, object information storage means 11, work input means 902, work means 903.
Work control means 904 connected to the graphic generation means 413 is provided. However, the photographing means 1 and the work display means 901 may not be connected.

【0132】ディスプレイ等の作業表示手段901は、
撮影手段1からの映像fとグラフィック生成手段413
からのグラフィックb410とを重ね合わせて画面上に
出力する。ただし、グラフィックb410のみを出力し
てもよい。
The work display means 901 such as a display is
Image f from the photographing means 1 and graphic generation means 413
The graphic b410 from the above is superimposed and output on the screen. However, only the graphic b410 may be output.

【0133】キーボードやマウス等の作業入力手段90
2は、作業手段903の作業命令b901が入力される
と、作業手段903の作業命令b901を作業制御手段
904に転送し、作業手段903の作業開始命令b91
1が入力されると、作業手段903の作業命令b901
または作業手段903の作業開始命令b911を作業制
御手段904に転送する。
Work input means 90 such as a keyboard and a mouse
2, when the work command b901 of the work means 903 is input, the work command b901 of the work means 903 is transferred to the work control means 904, and the work start command b91 of the work means 903 is transmitted.
When 1 is input, the work instruction b901 of the work means 903
Alternatively, the work start command b911 of the work means 903 is transferred to the work control means 904.

【0134】ロボットや工作機等の作業手段903は、
作業制御手段904からの動作命令b902を受け取
り、この動作命令b902を実行する。
The working means 903 such as a robot or a machine tool is
The operation command b902 is received from the work control means 904, and this operation command b902 is executed.

【0135】作業制御手段904は、作業入力手段90
2からの作業命令b901,一時記憶手段10からの物
体13の物体情報b104,物体情報記憶手段11から
の作業手段903の物体情報b904および物体15の
物体情報b914に基づき、座標を含んだ作業手段90
3の動作命令b902を作成し、その結果をグラフィッ
ク生成手段413に転送する。また、作業入力手段90
2からの作業開始命令b911を受け、動作命令b90
2を作業手段903に転送する。
The work control means 904 is the work input means 90.
2 based on the work instruction b901, the object information b104 of the object 13 from the temporary storage unit 10, the object information b904 of the work unit 903 and the object information b914 of the object 15 from the object information storage unit 11, and a working unit including coordinates. 90
No. 3 operation command b902 is created, and the result is transferred to the graphic generation means 413. Further, the work input means 90
2 receives the work start command b911 from the operation command b90
2 is transferred to the working means 903.

【0136】図10は、図9の実施例における作業手段
の操作手順の一例を示すフローチャートである。ここで
は、計測対象である物体13に対して、作業手段903
が作業するものとする。また、物体15は物体13およ
び作業手段903の付近に存在する物体であるとする。
FIG. 10 is a flow chart showing an example of the operating procedure of the working means in the embodiment of FIG. Here, the working means 903 is applied to the object 13 to be measured.
Shall work. Further, it is assumed that the object 15 is an object existing near the object 13 and the working means 903.

【0137】ステップ1001:作業入力手段902
は、作業命令b901が入力されると、この作業命令b
901を作業制御手段904に転送する。
Step 1001: Work input means 902
When the work instruction b 901 is input, the work instruction b
901 is transferred to the work control means 904.

【0138】ステップ1002:作業制御手段904
は、一時記憶手段10に格納されている物体13の物体
情報b104,物体情報記憶手段11に格納されている
作業手段903の物体情報b904および物体15の物
体情報b914,作業入力手段902からの作業命令b
901に基づいて、座標を含んだ作業手段903の動作
命令b902を作成し、動作命令b902,物体13の
物体情報b104,作業手段903の物体情報b90
4,物体15の物体情報b914をグラフィック生成手
段413に転送する。
Step 1002: Work control means 904
Is the object information b104 of the object 13 stored in the temporary storage means 10, the object information b904 of the work means 903 and the object information b914 of the object 15 stored in the object information storage means 11, and the work from the work input means 902. Command b
Based on 901, a motion command b902 of the working means 903 including coordinates is created, and the motion command b902, the object information b104 of the object 13, and the object information b90 of the working means 903.
4, the object information b914 of the object 15 is transferred to the graphic generation means 413.

【0139】ステップ1003:グラフィック生成手段
413は、作業制御手段904からの動作命令b90
2,物体13の物体情報b104,作業手段903の物
体情報b904,物体15の物体情報b914に基づい
て、透視等変換により、グラフィックb410を生成
し、作業表示手段901に転送する。
Step 1003: The graphic generation means 413 instructs the operation command b90 from the work control means 904.
2, based on the object information b104 of the object 13, the object information b904 of the working means 903, and the object information b914 of the object 15, a graphic b410 is generated by perspective transformation and is transferred to the work display means 901.

【0140】ステップ1004:作業表示手段901
は、撮影手段1からの映像fとグラフィック生成手段4
13からのグラフィックb410とを重ね合わせて画面
上に出力する。ただし、グラフィックb410のみを出
力してもよい。
Step 1004: Work display means 901
Is an image f from the photographing means 1 and a graphic generation means 4
The graphic b410 from 13 is superimposed and output on the screen. However, only the graphic b410 may be output.

【0141】ステップ1005:作業者は、作業表示手
段901に出力される作業表示手段901のグラフィッ
クb410の動作を見て、作業手段903の動作が正し
いかどうかを判断する。もし正しくなければ、ステップ
1001に戻る。もし正しければ、ステップ1006に
進む。
Step 1005: The worker sees the operation of the graphic b410 of the work display means 901 which is output to the work display means 901, and judges whether or not the operation of the work means 903 is correct. If not correct, return to step 1001. If correct, go to step 1006.

【0142】ステップ1006:作業入力手段902に
作業手段903の作業開始命令b911を入力する。作
業入力手段902は、作業手段903の作業開始命令b
911を作業制御手段904に転送する。作業制御手段
904は、作業入力手段902からの作業開始命令b9
11を受け、動作命令902を作業手段903に転送す
る。作業手段903は、作業制御手段904からの動作
命令b902に基づいて、動作命令b902の動作を実
行する。
Step 1006: The work input command b911 of the work means 903 is input to the work input means 902. The work input means 902 inputs the work start command b of the work means 903.
911 is transferred to the work control means 904. The work control unit 904 receives the work start command b9 from the work input unit 902.
11 is received and the operation command 902 is transferred to the work means 903. The work unit 903 executes the operation of the operation command b902 based on the operation command b902 from the work control unit 904.

【0143】ただし、図10に示す作業手段903の動
作手順において、物体15を作業表示手段901に表示
する必要がなければ、物体情報記憶手段11から物体1
5の物体情報b914を読み込み、グラフィックb41
0を生成しなくてもよい。
However, in the operation procedure of the work means 903 shown in FIG. 10, if it is not necessary to display the object 15 on the work display means 901, the object information storage means 11 stores the object 1
5 object information b914 is read, and graphic b41
It is not necessary to generate 0.

【0144】図11は、図9の実施例における作業手段
を用いた作業の一例を示す図である。ここで、ポート1
101および1102は物体13を置がBzである。ロボ
ットアーム1103は作業手段903の一例であり、壁
1104に固定されている。ただし、ロボットアーム1
103は壁1104に固定されず、移動体に固定されて
いてもよい。
FIG. 11 is a diagram showing an example of work using the work means in the embodiment of FIG. Where port 1
101 and 1102 have the object 13 placed at Bz. The robot arm 1103 is an example of the working unit 903, and is fixed to the wall 1104. However, robot arm 1
103 is not fixed to the wall 1104 but may be fixed to the moving body.

【0145】図12は、図11における環境で図9の実
施例における作業命令から動作命令への命令変換の一例
を示す図である。図12では、「物体13をつかむ。」
というロボットアーム1103の作業命令b901を動
作命令b902に変換する。図12において、catch(ob
j)は、「物体をつかむ。」という作業命令を表わし、mo
ve(xo,yo,zo,Rxo,Ryo,Rzo)は、「ロボットアーム
1103の手先位置・姿勢を(xo,yo,zo,Rxo,Ryo,R
zo)に移動する。」という動作命令を表わし、gripeは、
「ロボットアーム1103の手先を閉じる。」という動
作命令を表わし、obj13は、物体13を表わし、
(xo13,yo13,zo13,Rxo13,Ryo13,Rzo13)は、物体1
3の位置・姿勢b107を表わしている。ここで、(x
o13,yo13,zo13,Rxo13,Ryo13,Rzo13)は、一時記憶
手段10から得られる。
FIG. 12 is a diagram showing an example of instruction conversion from work instructions to operation instructions in the embodiment of FIG. 9 in the environment of FIG. In FIG. 12, "grab the object 13."
The work command b901 of the robot arm 1103 is converted into a motion command b902. In Figure 12, catch (ob
j) represents a work command "grab an object."
ve (x o, y o, z o, R xo, R yo, R zo) is, "the hand position and orientation of the robot arm 1103 (x o, y o, z o, R xo, R yo, R
zo ). ”, And the gripe is
The obj13 represents the object 13, and the obj13 represents the operation command "close the hand of the robot arm 1103."
(x o13 , y o13 , z o13 , R xo13 , R yo13 , R zo13 ) is the object 1
3 represents the position / orientation b107. Where (x
o13 , y o13 , z o13 , R xo13 , R yo13 , R zo13 ) are obtained from the temporary storage means 10.

【0146】図13は、図9の実施例における作業命令
から動作命令への命令変換の他の例を示す図である。図
13では、「物体13をポート1102に運ぶ。」とい
うロボットアーム1103の作業命令b901を動作命
令b902に変換する例を示している。図13におい
て、carry(obj, port)は、「物体をポートに運ぶ。」
という作業命令を表わし、gripe-offは、「ロボットア
ーム1103の手先を開く。」という動作命令を表わ
し、port1102は、物体を置くための台を表わし、
(xp1102,yp1102,zp1102,Rxp1102,Ryp1102,R
zp1102)は、ポート1102の位置・姿勢を表わしてい
る。ここで、(xp1102,yp1102,zp1102,Rxp 1102
yp1102,Rzp1102)は、物体情報記憶手段11から得
られる。
FIG. 13 is a diagram showing another example of instruction conversion from a work instruction to an operation instruction in the embodiment of FIG. FIG. 13 shows an example in which the work command b901 of the robot arm 1103, “carry the object 13 to the port 1102” is converted into a motion command b902. In FIG. 13, carry (obj, port) is "carry an object to a port."
Represents the work command, gripe-off represents the motion command "open the hand of the robot arm 1103.", and port 1102 represents the platform for placing the object.
(x p1102 , y p1102 , z p1102 , R xp1102 , R yp1102 , R
zp1102 ) represents the position / orientation of the port 1102. Here, (x p1102 , y p1102 , z p1102 , R xp 1102 ,
R yp1102 and R zp1102 ) are obtained from the object information storage means 11.

【0147】図9の実施例において、作業表示手段90
1およびグラフィック生成手段413を取り外しても、
作業手段903を動作させることができる。この場合、
図10に示す作業手段903の操作手順においてステッ
プ1003〜ステップ1005は実行しない。
In the embodiment shown in FIG. 9, the work display means 90
Even if 1 and the graphic generation means 413 are removed,
The working means 903 can be operated. in this case,
Steps 1003 to 1005 are not executed in the operation procedure of the work unit 903 shown in FIG.

【0148】図9の実施例において、撮影手段1を複数
個用いてもよい。
In the embodiment of FIG. 9, a plurality of photographing means 1 may be used.

【0149】図9の実施例では、座標入力なしの作業命
令b901で作業手段903に動作させ、作業手段90
3への命令を簡単に実行できる。また、作業手段903
の教示のための時間を短縮できる。図9の実施例を用い
ると、作業手段903による組立・加工作業のための建
築物の構成部品の位置情報を即座に提供できるので、人
手が少なくてすむ。
In the embodiment shown in FIG. 9, the work means 903 is operated by the work command b901 without inputting the coordinate, and the work means 90 is operated.
The instruction to 3 can be easily executed. Also, the working means 903
The time for teaching can be shortened. When the embodiment of FIG. 9 is used, it is possible to immediately provide the positional information of the building component parts for the assembly / processing work by the working means 903, so that the manpower is small.

【0150】図9の実施例においては、作業表示手段9
01に出力されるグラフィックb410により、作業手
段903の動作を予め見て、作業手段903の誤動作を
未然に防止できるので、安全性が向上する。
In the embodiment shown in FIG. 9, the work display means 9
By the graphic b410 output to 01, the operation of the working unit 903 can be seen in advance and the malfunction of the working unit 903 can be prevented in advance, so that the safety is improved.

【0151】図9の実施例で、撮影手段1と作業表示手
段901とを接続し、作業表示手段901の画面上に撮
影手段1からの映像fとグラフィック生成手段413か
らのグラフィックb410とを重ね合わせて出力する
と、作業手段903の動作とグラフィックb410の動
作を比較できる。したがって、作業手段903が誤動作
しているかどうかを監視でき、安全性が向上する。ただ
し、この監視には、表示手段2を見てもよい。
In the embodiment of FIG. 9, the photographing means 1 and the work display means 901 are connected, and the image f from the photographing means 1 and the graphic b410 from the graphic generation means 413 are superimposed on the screen of the work display means 901. When output together, the operation of the working unit 903 and the operation of the graphic b410 can be compared. Therefore, it is possible to monitor whether the working unit 903 is malfunctioning, and the safety is improved. However, you may look at the display means 2 for this monitoring.

【0152】図14は、本発明による画像計測装置を作
業使用作成機器と統合した画像計測システムの一実施例
の系統構成を示すブロック図である。本実施例における
撮影手段1〜物体重心位置決定手段14は、図1の実施
例における撮影手段1〜物体重心位置決定手段14と同
じである。すなわち、本実施例は、図1の実施例におけ
る撮影手段1〜物体重心位置決定手段14の手段に、作
業仕様出力手段1401と、作業仕様操作手段1402
と、物体情報記憶手段11,作業仕様出力手段140
1,作業仕様操作手段1402に接続された作業仕様作
成手段1403とを取り付けた装置である。
FIG. 14 is a block diagram showing the system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring device according to the present invention is integrated with a work use creating device. The image capturing means 1 to the object body weight center position determining means 14 in this embodiment are the same as the image capturing means 1 to the object body weight center position determining means 14 in the embodiment shown in FIG. That is, in the present embodiment, in addition to the means of the photographing means 1 to the object weight / center position determining means 14 in the embodiment of FIG. 1, a work specification output means 1401 and a work specification operating means 1402.
And object information storage means 11 and work specification output means 140
1, a device equipped with work specification creating means 1403 connected to work specification operating means 1402.

【0153】ディスプレイやプリンタ等の作業仕様出力
手段1401は、作業仕様作成手段1403からの作業
仕様b1401を出力する。キーボードやマウス等の作
業仕様操作手段1402は、作業仕様作成の命令b14
02の入力を受け、作業仕様作成命令b1402を作業
仕様作成手段1403に転送する。作業仕様作成手段1
403は、作業仕様操作手段1402からの作業仕様作
成命令b1402を受け、物体情報記憶手段11からの
物体情報b104をもとに、作業仕様b1401を作成
し、その結果を作業仕様出力手段1401に転送する。
The work specification output means 1401 such as a display or a printer outputs the work specification b1401 from the work specification creating means 1403. A work specification operating means 1402 such as a keyboard or a mouse is used to generate a work specification command b14.
02, the work specification creation command b1402 is transferred to the work specification creation means 1403. Work specification creation means 1
403 receives a work specification creating command b1402 from the work specification operating unit 1402, creates a work specification b1401 based on the object information b104 from the object information storage unit 11, and transfers the result to the work specification output unit 1401. To do.

【0154】図15は、図14の実施例における作業仕
様の作成手順を示すフローチャートである。 ステップ1501:作業仕様操作手段1402は、作業
仕様作成命令b1402の入力を受け、作業仕様作成命
令b1402を作業仕様作成手段1403に転送する。
FIG. 15 is a flow chart showing the procedure for creating work specifications in the embodiment of FIG. Step 1501: The work specification operating means 1402 receives the work specification creating instruction b1402 and transfers the work specification creating instruction b1402 to the work specification creating means 1403.

【0155】ステップ1502:作業仕様作成手段14
03は、作業仕様操作手段1402からの作業仕様作成
の命令b1402を受け、物体情報記憶手段11から物
体情報b104を読み込み、この物体情報b104に基
づいて、作業仕様b1401を作成し、作業仕様b14
01を作業仕様出力手段1401に転送する。
Step 1502: Work specification creating means 14
03 receives a work specification creation command b1402 from the work specification operation unit 1402, reads the object information b104 from the object information storage unit 11, creates a work specification b1401 based on the object information b104, and the work specification b14.
01 is transferred to the work specification output means 1401.

【0156】ステップ1503:作業仕様出力手段14
01は、作業仕様作成手段1403からの作業仕様b1
401を出力する。
Step 1503: Work specification output means 14
01 is the work specification b1 from the work specification creating means 1403.
401 is output.

【0157】物体13の取り付け位置修正の作業仕様作
成の一例を示す。作業仕様作成手段1403は、図8に
示す設計手順により作成された物体13の位置・姿勢
(xa,ya,za,Rxa,Rya,Rza)と、図2に示す
計測方法で作成された物体13の位置・姿勢(xb
b,zb,Rxb,Ryb,Rzb)とを物体情報記憶手段1
1から読み込み、これらの情報に基づいて、数式39に
より、物体13の据え付け誤差を計算する。
An example of creating work specifications for correcting the attachment position of the object 13 will be shown. Working specification creation section 1403, the position and orientation of the object 13 created by the design procedure shown in FIG. 8 (x a, y a, z a, R xa, R ya, R za) and the measurement method shown in FIG. 2 The position / orientation (x b ,
y b , z b , R xb , R yb , R zb ) and the object information storage means 1
1 is read, and the installation error of the object 13 is calculated by Equation 39 based on these pieces of information.

【0158】[0158]

【数39】 [Formula 39]

【0159】据え付け誤差が許容誤差より小さい場合、
「修正不要」と作業仕様b1401に記入する。据え付
け誤差がxw方向に関して許容誤差より大きい場合、
「物体位置をxw方向にxe移動する。」と作業仕様b1
401に記入する。
If the installation error is less than the tolerance,
"No correction" is entered in the work specification b1401. If the installation error is greater than the tolerance in the xw direction,
"The object position is moved xe in the xw direction."
Fill in 401.

【0160】2つのスリーブ間に設置するパイプの製作
の作業仕様の作成の一例を示す。作業仕様作成手段14
03は、図2に示す計測方法で作成されたスリーブsl
1とスリーブsl2の物体情報b104を物体情報記憶
手段11から読み込む。半径rslのスリーブsl1の位
置・姿勢(xsl1,ysl1,zsl1,Rxsl1,Rysl1,R
zsl1)と半径rslのスリーブsl2の位置・姿勢
(xsl2,ysl2,zsl2,Rxs l2,Rysl2,Rzsl2)か
ら、「スリーブsl1とスリーブsl2をつなぐ半径rsl
長さlpiのパイプpiを製作し、位置・姿勢(xpi,y
pi,zpi,Rxpi,Rypi,Rzpi)で設置する。」とい
う作業仕様b1401を作成する。ただし、lpiは数式
40で与えられ、パイプpiの位置・姿勢は数式41で
与えられる。
An example of creating a work specification for producing a pipe to be installed between two sleeves will be shown. Work specification creation means 14
03 is a sleeve sl made by the measuring method shown in FIG.
1 and the object information b104 of the sleeve sl2 are read from the object information storage means 11. Position / orientation (x sl1 , y sl1 , z sl1 , R xsl1 , R ysl1 , R of the sleeve sl1 of radius r sl
Zsl1) and the position and orientation of the sleeve sl2 radius rsl (x sl2, y sl2, z sl2, R xs l2, R ysl2, from R zsl2), "length in the radius r sl connecting the sleeve sl1 and sleeve sl2 l pi Of the pipe pi, and position / posture (x pi , y
pi , z pi , R xpi , R ypi , R zpi ). Work specification b1401 is created. However, lpi is given by Equation 40, and the position / orientation of the pipe pi is given by Equation 41.

【0161】[0161]

【数40】 (Equation 40)

【0162】[0162]

【数41】 [Formula 41]

【0163】図15に示す作業仕様作成手順によれば、
物体が許容誤差内に据え付けられているか否かが容易に
分かり、検査に要する人的資源および作業時間が減少す
る。また、物体に接続する部分の位置・姿勢が図2の方
法で計測されている場合、物体の形状、取り付け位置・
姿勢が得られる。図4の実施例と組み合わせると、自動
設計を実現し、設計を合理化できる。また、図9の実施
例と組み合わせると、作業手段903により物体を据え
付けでき、据え付けが合理化される。
According to the work specification creating procedure shown in FIG.
It is easy to see if the object is installed within tolerance, reducing the human resources and working time required for the inspection. When the position / orientation of the part connected to the object is measured by the method shown in FIG.
The posture is obtained. When combined with the embodiment of FIG. 4, automatic design can be realized and the design can be rationalized. Also, when combined with the embodiment of FIG. 9, the object can be installed by the working means 903, and the installation is rationalized.

【0164】本発明におけるパターンの重ね合わせに関
する原理について説明する。まず、エッジパターンfm
について説明する。撮影手段1から得られた映像fか
ら、数式42により、エッジパターンfmが得られる。
ここで、xd=[x,y]tは、画像領域における点で
あり、Ωは、サンプル空間である。エッジパターンfm
は、雑音を含んでいるため、数式43のように表され
る。ここで、tは、時刻、∂w(t,xd)/∂tは、
位置に依存する白色雑音、χ[・]は、関数・の特徴関
数、feは、雑音を含まないエッジパターン、Tは、時
間領域、Gは、画面領域、tfは、正の定数である。物
体13の形状b106が既知とすると、数式44が成り
立つような物体13の位置・姿勢b107の推定値θ*
が存在する。frは、既に述べているように、参照パタ
ーンである。
The principle of pattern superposition in the present invention will be described. First, the edge pattern fm
Will be described. From the image f obtained from the photographing means 1, the edge pattern fm is obtained by the equation 42.
Here, xd = [x, y] t is a point in the image area, and Ω is a sample space. Edge pattern fm
Includes noise, and thus is expressed by Expression 43. Here, t is time, and ∂w (t, xd) / ∂t is
Position-dependent white noise, χ [•] is a feature function of function, fe is a noise-free edge pattern, T is a time domain, G is a screen domain, and tf is a positive constant. Assuming that the shape b106 of the object 13 is known, the estimated value θ * of the position / orientation b107 of the object 13 such that the equation 44 holds.
Exists. fr is a reference pattern as already described.

【0165】[0165]

【数42】 (Equation 42)

【0166】[0166]

【数43】 [Equation 43]

【0167】[0167]

【数44】 [Equation 44]

【0168】エッジパターンfmに参照パターンfrを重
ね合わせるアルゴリズムを導出していく。一般には、画
面上でエッジパターンfmと参照パターンfrとの対応点
を簡単には比較できない。なぜなら、エッジパターンf
mにおいて2次元画面上の点と物体13の3次元的な点
との対応が分からないためである。そこで、ポテンシャ
ル場を用い、エッジパターンfmと参照パターンfrとを
重ね合わせるアルゴリズムを導き出す。ポテンシャル場
は、拡散方程式を用いて求められる。エッジパターンf
mのポテンシャル場umは、数式45より求められる。初
期条件および境界条件を数式46,数式47でそれぞれ
与える。aは、正の定数である。参照パターンfrのポ
テンシャル場urは数式48より求められる。初期条件
および境界条件を数式49,数式50でそれぞれ与え
る。
An algorithm for superimposing the reference pattern fr on the edge pattern fm will be derived. Generally, the corresponding points of the edge pattern fm and the reference pattern fr cannot be easily compared on the screen. Because the edge pattern f
This is because the correspondence between the point on the two-dimensional screen and the three-dimensional point of the object 13 is not known at m. Therefore, using the potential field, an algorithm for superimposing the edge pattern fm and the reference pattern fr is derived. The potential field is calculated using the diffusion equation. Edge pattern f
The potential field um of m is calculated by Equation 45. The initial condition and the boundary condition are given by Equations 46 and 47, respectively. a is a positive constant. The potential field ur of the reference pattern fr is calculated by the formula 48. The initial condition and the boundary condition are given by Equations 49 and 50, respectively.

【0169】[0169]

【数45】 [Equation 45]

【0170】[0170]

【数46】 [Equation 46]

【0171】[0171]

【数47】 [Equation 47]

【0172】[0172]

【数48】 [Equation 48]

【0173】[0173]

【数49】 [Equation 49]

【0174】[0174]

【数50】 [Equation 50]

【0175】次に、撮影手段1の位置・姿勢b409を
変数にして、エッジパターンfmと参照パターンfrとを
重ね合わせる照合問題について考察する。参照パターン
frの付近では、エッジパターンfmに参照パターンfr
に重ね合わせようとする力ψが働いているものとする。
力ψは、直感的に数式51で表されると考えられる。θ
は、撮影手段1の位置・姿勢b409を表わしている。
撮影手段1の位置・姿勢b409は、数式46で示され
る変位で変化する。Wは、撮影手段1の位置・姿勢b4
09の変位に方向と速さを特徴付けるベクトル場行列で
ある。評価関数を数式53で表わす。
Next, using the position / orientation b409 of the photographing means 1 as a variable, the collation problem of overlapping the edge pattern fm and the reference pattern fr will be considered. In the vicinity of the reference pattern fr, the reference pattern fr is added to the edge pattern fm.
It is assumed that the force ψ trying to superimpose on is working.
It is considered that the force ψ is intuitively expressed by Expression 51. θ
Indicates the position / orientation b409 of the image capturing unit 1.
The position / orientation b409 of the image capturing unit 1 changes according to the displacement shown in Expression 46. W is the position / posture b4 of the photographing means 1
It is a vector field matrix that characterizes direction and speed for 09 displacement. The evaluation function is represented by Expression 53.

【0176】[0176]

【数51】 (Equation 51)

【0177】[0177]

【数52】 [Equation 52]

【0178】[0178]

【数53】 [Equation 53]

【0179】[0179]

【数54】 [Equation 54]

【0180】[0180]

【数55】 [Equation 55]

【0181】照合問題は、数式53の評価関数を数式5
4のように最小にする撮影手段1の位置・姿勢b409
の推定値θ*を求めることである。ここで、Uadは、許
容クラスである。ただし、許容クラスは数式55で与え
られる。また、Scは、物体13が撮影できる撮影手段
1の位置・姿勢b409の集合である。拡散方程式の最
大値原理から、評価関数は、非正であり、θ=θ*の時
のみ、0をとる。
For the matching problem, the evaluation function of Expression 53 is expressed by Expression 5
The position / orientation b409 of the photographing means 1 that is minimized as shown in FIG.
Is to obtain the estimated value of θ *. Here, U ad is a permissible class. However, the allowable class is given by Expression 55. Further, Sc is a set of positions / postures b409 of the image capturing means 1 capable of capturing the object 13. From the maximum value principle of the diffusion equation, the evaluation function is non-positive and takes 0 only when θ = θ *.

【0182】数式53の評価関数を時間に関して微分
し、勾配法を用いると、《定理1》が得られる。 《定理1》(撮影手段1の位置・姿勢b409の収束
性)もし撮影手段1の位置・姿勢b409の初期値と推
定値θ*が、評価関数が凸である領域にともに存在し、
撮影手段1の位置・姿勢b409の変位が数式56で与
えられる時、撮影手段1の位置・姿勢b409は漸近的
に推定値θ*に収束する。
When the evaluation function of Expression 53 is differentiated with respect to time and the gradient method is used, << Theorem 1 >> is obtained. << Theorem 1 >> (Convergence of the position / orientation b409 of the image capturing means 1) If the initial value and the estimated value θ * of the position / orientation b409 of the image capturing means 1 are both present in a region where the evaluation function is convex,
When the displacement of the position / orientation b409 of the image capturing unit 1 is given by Expression 56, the position / orientation b409 of the image capturing unit 1 asymptotically converges to the estimated value θ *.

【0183】[0183]

【数56】 [Equation 56]

【0184】次に、θを物体13の位置・姿勢b107
とし、力ψcがエッジパターンfmの付近で参照パターン
frに働くとすると、力ψcは、直感的に数式57で表わ
される。物体13の位置・姿勢b107は、数式58で
示される変位で変化する。ここで、Wcは、物体13の
位置・姿勢b107の変位に方向と速さを特徴付けるベ
クトル場行列である。
Next, θ is the position / orientation b107 of the object 13.
Assuming that the force ψc acts on the reference pattern fr near the edge pattern fm, the force ψc is intuitively expressed by Expression 57. The position / orientation b107 of the object 13 changes with the displacement shown in Expression 58. Here, Wc is a vector field matrix that characterizes the direction and speed in the displacement of the position / orientation b107 of the object 13.

【0185】定理1により、物体13の位置・姿勢b1
07は数式59で与えられる。ただし、数式54におけ
る許容クラスは、数式60で与えられる。Sは、撮影手
段1の視野領域である。
According to Theorem 1, the position / orientation b1 of the object 13
07 is given by Expression 59. However, the allowable class in Expression 54 is given by Expression 60. S is a visual field area of the photographing means 1.

【0186】[0186]

【数57】 [Equation 57]

【0187】[0187]

【数58】 [Equation 58]

【0188】[0188]

【数59】 [Equation 59]

【0189】[0189]

【数60】 [Equation 60]

【0190】結局、物体13の位置・姿勢b107を求
める照合アルゴリズムは、下記のとおりである。 《アルゴリズム》下記のステップ1〜3を繰り返すと、
物体13の位置・姿勢b107が得られる。 ステップ1:数式42を用いて、映像fからエッジパタ
ーンfmを求める。 ステップ2:数式45,数式46および数式47を用い
て、エッジパターンfmからエッジパターンfmのポテン
シャル場umを求める。 ステップ3:数式59を用いて、物体13の位置・姿勢
b107の変位を計算し、物体13の位置・姿勢b10
7を求める。
After all, the collation algorithm for obtaining the position / orientation b107 of the object 13 is as follows. << Algorithm >> By repeating the following steps 1 to 3,
The position / orientation b107 of the object 13 is obtained. Step 1: Using Equation 42, the edge pattern fm is obtained from the image f. Step 2: The potential field um of the edge pattern fm is obtained from the edge pattern fm using the equations 45, 46 and 47. Step 3: The displacement of the position / orientation b107 of the object 13 is calculated using Expression 59, and the position / orientation b10 of the object 13 is calculated.
Ask for 7.

【0191】本発明における画像計測の原理となってい
る画面の画像内の物体の移動状況すなわちオプティカル
フローの近似について考察する。
Consider the movement state of an object in the image of the screen, that is, the approximation of the optical flow, which is the principle of the image measurement in the present invention.

【0192】数式57,数式58,数式59により、ベ
クトル場行列Wcは、数式61で得られる。
From the equations 57, 58 and 59, the vector field matrix Wc is obtained by the equation 61.

【0193】[0193]

【数61】 [Equation 61]

【0194】数式59および物体座標系から画面座標系
への座標変換を用いることにより、《定理2》が得られ
る。ただし、物体座標系は、物体13上に定義された座
標系、画面座標系は、表示手段2の画面上で定義された
座標系である。 《定理2》ベクトル場行列Wcは数式62で近似的に表
現できる。ここで、dk(k=1,…,4)は正の定
数、(ex,ey)は画面上における撮影手段1光軸の位
置、(xg,yg)は画面上における物体13の重心の位
置である。
By using the mathematical expression 59 and the coordinate transformation from the object coordinate system to the screen coordinate system, << Theorem 2 >> can be obtained. However, the object coordinate system is the coordinate system defined on the object 13, and the screen coordinate system is the coordinate system defined on the screen of the display unit 2. << Theorem 2 >> The vector field matrix Wc can be approximately expressed by Expression 62. Here, d k (k = 1, ..., 4) is a positive constant, (ex x , y y ) is the position of the optical axis of the image pickup means 1 on the screen, and (x g , y g ) is the object on the screen. The position of the center of gravity of 13.

【0195】[0195]

【数62】 [Equation 62]

【0196】図16は、本発明における画像計測の原理
となっている画面の画像内でのマークの移動状況を定性
的に示す図である。すなわち、図16は、撮影手段1を
用いて物体13を撮影している状況と、物体13を移動
させた場合の映像f上における物体13上のマーク16
01〜1604の各移動方向とを併せて示している。図
16に示す画像内でのマークの移動状況により、直感的
にベクトル場行列を数式63で定めてもよい。ここで、
dk(k=1,…,8)は正の定数である。
FIG. 16 is a diagram qualitatively showing the movement of marks within an image on a screen, which is the principle of image measurement in the present invention. That is, FIG. 16 shows a situation where the object 13 is photographed by the photographing means 1 and a mark 16 on the object 13 on the image f when the object 13 is moved.
The moving directions of 01 to 1604 are also shown together. The vector field matrix may be intuitively defined by Expression 63 depending on the moving state of the mark in the image shown in FIG. here,
dk (k = 1, ..., 8) is a positive constant.

【0197】[0197]

【数63】 [Equation 63]

【0198】上記実施例では、対象物体を建築物の構成
部品として述べてきたが、対象物体を車や電車等の車
両,船舶,飛行機,クレーン等の荷役機器、圧延機,圧
縮機,タービン等の機械装置、原子炉、ロボット,加工
機等の作業機械、宇宙基地等の構成部品としてもよい。
上記製品がCIMシステムで生産されている場合、本実
施例の物体情報記憶手段11をCIMシステムで管理さ
れている製品のデータベースとすれば、本実施例は、C
IMシステムに組み込み可能である。また、対象物体を
磁気浮上コイルとして、磁気浮上コイル敷設の合理化を
図ってもよい。また、対象物体をエレベータとして、エ
レベータ設置・更新の合理化を図ってもよい。
In the above embodiments, the target object is described as a building component, but the target object is a vehicle such as a car or a train, a cargo handling device such as a ship, an airplane, a crane, a rolling mill, a compressor, a turbine, or the like. Machine equipment, work machines such as nuclear reactors, robots, and processing machines, and components such as space stations.
In the case where the above product is manufactured by the CIM system, if the object information storage means 11 of this embodiment is a database of products managed by the CIM system, this embodiment will be C
It can be integrated into the IM system. Further, the target object may be a magnetic levitation coil to rationalize the installation of the magnetic levitation coil. Further, the target object may be an elevator to rationalize the installation / renewal of the elevator.

【0199】例えば、対象物体を物流システムにおける
積み荷として、図9の作業手段903をロボット等の積
み荷運搬手段に置き換える。この積み荷運搬手段は、図
10に示す操作(ステップ1003〜ステップ1005
は省いてもよい。)を行なうことにより、トラックの積
み荷の積み降ろしを行なう。この作業は人が作業入力手
段902に積み荷の積み降ろしの命令をするだけでよ
い。このため、人は苛酷な作業から開放され、作業にか
かる時間を短縮できる。
For example, when the target object is a cargo in the physical distribution system, the working means 903 in FIG. 9 is replaced with a cargo carrying means such as a robot. This cargo carrying means performs the operation shown in FIG. 10 (step 1003 to step 1005).
May be omitted. ) To load and unload truck loads. For this work, a person only has to instruct the work input means 902 to load and unload a load. For this reason, a person is freed from severe work, and the time required for the work can be shortened.

【0200】例えば、対象物体を原子力発電所の構成部
品として、図9の作業手段903をロボット等の移動作
業手段に置き換える。この移動作業搬手段は、図10に
示す操作(ステップ1003〜ステップ1005は省い
てもよい。)を行なうことにより、原子力発電所内の修
理・保守作業を行なう。この作業は人が作業入力手段9
02に移動作業手段に対する作業命令をするだけでよ
い。このため、人は原子力発電所内における危険な作業
から開放される。
For example, the target object is a component of a nuclear power plant, and the working means 903 of FIG. 9 is replaced with a moving working means such as a robot. This mobile work carrying means performs repair / maintenance work in the nuclear power plant by performing the operation shown in FIG. 10 (steps 1003 to 1005 may be omitted). This work is performed by a person with work input means 9
It is only necessary to give 02 a work order to the moving work means. This frees people from dangerous work within the nuclear power plant.

【0201】[0201]

【発明の効果】本発明によれば、ポテンシャルと参照パ
タ−ンと表示画面における物体の重心の位置とに基づい
て、物体の位置・姿勢のすべての修正量を計算する修正
量計算手段が提供されるので、一つの映像から計測対象
物体の位置・姿勢のすべてを計測できる。その結果、計
測精度が上がり、例えば建設物の総合的建設精度を高め
ることができる。
According to the present invention, there is provided a correction amount calculation means for calculating all correction amounts of the position / orientation of an object based on the potential, the reference pattern and the position of the center of gravity of the object on the display screen. Therefore, it is possible to measure all the positions and orientations of the measurement target object from one image. As a result, the measurement accuracy is improved and, for example, the overall construction accuracy of the building can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による画像計測装置の一実施例の系統構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring device according to the present invention.

【図2】図1の実施例における計測動作の一例を示すフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a measurement operation in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における表示手段の画面表示の一
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a screen display of a display unit in the embodiment of FIG.

【図4】本発明による画像計測装置を測量手段および設
計手段と統合した画像計測システムの一実施例の系統構
成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring device according to the present invention is integrated with a surveying unit and a designing unit.

【図5】図4の実施例において測量手段に対する撮影手
段の取り付け状況の一例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a mounting state of the photographing means with respect to the surveying means in the embodiment of FIG.

【図6】図4の実施例において基準ターゲットをもとに
定義した座標系の一例を示す図である。
6 is a diagram showing an example of a coordinate system defined based on a reference target in the embodiment of FIG.

【図7】図4の実施例における撮影手段の位置・姿勢の
計測手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flow chart showing an example of a measuring procedure of the position / orientation of the photographing means in the embodiment of FIG.

【図8】図4の実施例における設計手順の一例を示すフ
ローチャートである。
8 is a flowchart showing an example of a design procedure in the embodiment of FIG.

【図9】本発明による画像計測装置を作業機器と統合し
た画像計測システムの一実施例の系統構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring device according to the present invention is integrated with a work device.

【図10】図9の実施例における作業手段の操作手順の
一例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the working means in the embodiment of FIG.

【図11】図9の実施例における作業手段を用いた作業
の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of work using the work means in the embodiment of FIG. 9;

【図12】図9の実施例における作業命令から動作命令
への命令変換の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of instruction conversion from work instructions to operation instructions in the embodiment of FIG.

【図13】図9の実施例における作業命令から動作命令
への命令変換の他の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing another example of instruction conversion from work instructions to operation instructions in the embodiment of FIG.

【図14】本発明による画像計測装置を作業使用作成機
器と統合した画像計測システムの一実施例の系統構成を
示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of an image measuring system in which the image measuring device according to the present invention is integrated with a work use creating device.

【図15】図14の実施例における作業仕様の作成手順
を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a procedure for creating work specifications in the embodiment of FIG.

【図16】本発明における画像計測の原理となっている
画面の画像内でのマークの移動状況を定性的に示す図で
ある。
FIG. 16 is a diagram qualitatively showing a mark moving state in an image on a screen, which is a principle of image measurement in the present invention.

【図17】本発明の画像計測手順における計測対象物体
の変位と対応する画像上の各点の変位との関係を示す図
である。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the displacement of the measurement target object and the displacement of each point on the corresponding image in the image measurement procedure of the present invention.

【図18】計測対象物体と参照パターンとの重ね合せの
原理を説明する図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the principle of superposition of the measurement target object and the reference pattern.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1 撮影手段 2 表示手段 3 情報修正手段 4 操作手段 5 エッジパターン計算手段 6 ポテンシャル計算手段 7 参照パターン生成手段 8 修正量計算手段 9 データ転送手段 10 一時記憶手段 11 物体情報記憶手段 12 撮像パラメータ記憶手段 13 計測対象物体 14 物体重心位置計算手段 400 測量手段 401 測量操作手段 402 測距手段 403 測角手段 404 測量計算手段 405 測量記憶手段 410 設計手段 411 設計表示手段 412 設計入力手段 413 グラフィック生成手段 414 設計記憶手段 415 設計データ転送手段 420 基準ターゲット 421 基準ターゲット 901 作業表示手段 902 作業入力手段 903 作業手段 904 作業制御手段 1101 ポート 1102 ポート 1103 ロボットアーム 1104 壁 1401 作業仕様出力手段 1402 作業仕様操作手段 1403 作業仕様作成手段 1601 マーク 1602 マーク 1603 マーク 1604 マーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photographing means 2 Display means 3 Information correction means 4 Operation means 5 Edge pattern calculation means 6 Potential calculation means 7 Reference pattern generation means 8 Correction amount calculation means 9 Data transfer means 10 Temporary storage means 11 Object information storage means 12 Imaging parameter storage means 13 object to be measured 14 object weight / center position calculating means 400 surveying means 401 surveying operation means 402 distance measuring means 403 angle measuring means 404 surveying calculating means 405 surveying storage means 410 designing means 411 design display means 412 design inputting means 413 graphic generating means 414 designing Storage means 415 Design data transfer means 420 Reference target 421 Reference target 901 Work display means 902 Work input means 903 Work means 904 Work control means 1101 Port 1102 Port 1103 Robot arm 1 104 wall 1401 work specification output means 1402 work specification operation means 1403 work specification creation means 1601 mark 1602 mark 1603 mark 1604 mark

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 参照パターンと計測対象物体を撮影する
撮影手段から出力された映像により生成したポテンシャ
ルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前記
計測対象物体の位置・姿勢を求める画像処理装置におい
て、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段とを備えたことを特徴とする画像計
測装置。
1. An image of the measurement target object and a reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit for capturing the measurement target object. In an image processing device for superimposing and determining the position / orientation of the measurement target object, a storage unit for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging unit; An imaging parameter storage unit that stores the position of the optical axis of the image capturing unit on the screen of the display unit, the position / orientation of the measurement target object, and the position of the image capturing unit.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object An image measuring device, comprising: a correction amount calculating means for calculating a parameter correction amount.
【請求項2】 請求項1に記載の画像計測装置におい
て、 修正量計算手段で得られた前記計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を前記記憶手段に記憶
されている前記計測対象物体の位置・姿勢に加算し修正
する情報修正手段を備えたことを特徴とする画像計測装
置。
2. The image measuring device according to claim 1, wherein the correction amounts of all parameters of the position and orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are stored in the storage means. An image measuring apparatus comprising an information correction unit that adds and corrects the position / orientation of a target object.
【請求項3】 参照パターンと計測対象物体を撮影する
撮影手段から出力された映像により生成したポテンシャ
ルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前記
計測対象物体の位置・姿勢を求める画像処理装置におい
て、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記撮影手段を載置され、計測場所に設置された2つの
基準点からの距離と角度を計測し、前記距離と角度から
前記撮影手段の位置・姿勢を計算し、少なくとも前記撮
影手段の位置・姿勢と表示手段の画面上における前記撮
影手段の光軸の位置とを前記撮像パラメータ記憶手段に
送る測量手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段とを備えたことを特徴とする画像計
測装置。
3. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit for capturing the measurement target object. In an image processing device for superimposing and determining the position / orientation of the measurement target object, a storage unit for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging unit; An imaging parameter storage unit that stores the position of the optical axis of the image capturing unit on the screen of the display unit, and a distance and an angle from two reference points installed at the measurement location on which the image capturing unit is mounted are measured. Calculating the position / orientation of the photographing means from the distance and the angle, and at least the position / orientation of the photographing means and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means. Means for sending the position to the imaging parameter storage means, the position / orientation of the object to be measured and the position / orientation of the imaging means.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object An image measuring device, comprising: a correction amount calculating means for calculating a parameter correction amount.
【請求項4】 請求項3に記載の画像計測装置におい
て、 修正量計算手段で得られた前記計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を前記記憶手段に記憶
されている前記計測対象物体の位置・姿勢に加算し修正
する情報修正手段を備えたことを特徴とする画像計測装
置。
4. The image measuring device according to claim 3, wherein the correction amounts of all parameters of the position / orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are stored in the storage means. An image measuring apparatus comprising an information correction unit that adds and corrects the position / orientation of a target object.
【請求項5】 参照パターンと計測対象物体を撮影する
撮影手段から出力された映像により生成したポテンシャ
ルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前記
計測対象物体が設計通りの位置・姿勢にあるか否かを表
示する建設支援装置において、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、 設計対象となっている計測対象物体の形状および位置・
姿勢を格納する設計記憶手段と、 設計入力手段から得られるデータ転送命令を受け、前記
計測対象物体の形状および位置・姿勢を記憶する物体情
報記憶手段から前記設計記憶手段へまたは前記設計記憶
手段から前記物体情報記憶手段へ前記計測対象物体の形
状および位置・姿勢を転送する設計データ転送手段と、 前記設計記憶手段に格納されている前記計測対象物体の
形状および位置・姿勢を修正し、前記設計データ転送手
段へ前記データ転送命令を送る設計入力手段と、 前記
設計記憶手段に格納されている前記計測対象物体の形状
および位置・姿勢に基づいて、透視等変換により、グラ
フィックを生成するグラフィック生成手段と、 前記グラフィック生成手段から得られる前記グラフィッ
クを表示する設計表示手段とを備えたことを特徴とする
建設支援装置。
5. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit that captures the measurement target object. In a construction support device that displays whether or not the measurement target object is in a position / orientation as designed by overlapping, a storage unit for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging unit, and the imaging unit. Image pickup parameter storage means for storing the position / orientation and photographing magnification of the image pickup means and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the position / orientation of the measurement target object and the position of the photographing means.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object A correction amount calculation means for calculating the parameter correction amount, and the shape and position of the measurement target object that is the design target.
Design storage means for storing the attitude, and a data transfer command obtained from the design input means to store the shape and position / orientation of the object to be measured from the object information storage means to the design storage means or from the design storage means. Design data transfer means for transferring the shape and position / orientation of the measurement target object to the object information storage means, and correction of the shape, position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means, and the design Design input means for sending the data transfer command to the data transfer means, and graphic generation means for generating a graphic by perspective transformation based on the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means. And design display means for displaying the graphic obtained from the graphic generation means. Construction support equipment.
【請求項6】 請求項5に記載の建設支援装置におい
て、 修正量計算手段で得られた前記計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を前記記憶手段に記憶
されている前記計測対象物体の位置・姿勢に加算し修正
する情報修正手段を備えたことを特徴とする建設支援装
置。
6. The construction support apparatus according to claim 5, wherein the correction amounts of all parameters of the position / orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are stored in the storage means. A construction support apparatus comprising information correction means for adding and correcting the position / orientation of a target object.
【請求項7】 参照パターンと計測対象物体を撮影する
撮影手段から出力された映像により生成したポテンシャ
ルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前記
計測対象物体が設計通りの位置・姿勢にあるか否かを表
示する建設支援装置において、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記撮影手段を載置され、計測場所に設置された2つの
基準点からの距離と角度を計測し、前記距離と角度から
前記撮影手段の位置・姿勢を計算し、少なくとも前記撮
影手段の位置・姿勢と表示手段の画面上における前記撮
影手段の光軸の位置とを前記撮像パラメータ記憶手段に
送る測量手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、 設計対象となっている計測対象物体の形状および位置・
姿勢を格納する設計記憶手段と、 設計入力手段から得られるデータ転送命令を受け、前記
計測対象物体の形状および位置・姿勢を記憶する物体情
報記憶手段から前記設計記憶手段へまたは前記設計記憶
手段から前記物体情報記憶手段へ前記計測対象物体の形
状および位置・姿勢を転送する設計データ転送手段と、 前記設計記憶手段に格納されている前記計測対象物体の
形状および位置・姿勢を修正し、前記設計データ転送手
段へ前記データ転送命令を送る設計入力手段と、 前記
設計記憶手段に格納されている前記計測対象物体の形状
および位置・姿勢に基づいて、透視等変換により、グラ
フィックを生成するグラフィック生成手段と、 前記グラフィック生成手段から得られる前記グラフィッ
クを表示する設計表示手段とを備えたことを特徴とする
建設支援装置。
7. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit that captures the measurement target object. In a construction support device that displays whether or not the measurement target object is in a position / orientation as designed by overlapping, a storage unit for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging unit, and the imaging unit. Of the position / orientation, the photographing magnification, and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and two reference values installed on the measurement place where the photographing means is mounted. Measure the distance and angle from the point, calculate the position and orientation of the photographing means from the distance and angle, and at least display the position and posture of the photographing means and the screen of the display means. Surveying means for sending the position of the optical axis of the photographing means to the imaging parameter storage means, the position / orientation of the object to be measured, and the position of the photographing means.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object A correction amount calculation means for calculating the parameter correction amount, and the shape and position of the measurement target object that is the design target.
Design storage means for storing the attitude, and a data transfer command obtained from the design input means to store the shape and position / orientation of the object to be measured from the object information storage means to the design storage means or from the design storage means. Design data transfer means for transferring the shape and position / orientation of the measurement target object to the object information storage means, and correction of the shape, position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means, and the design Design input means for sending the data transfer command to the data transfer means, and graphic generation means for generating a graphic by perspective transformation based on the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the design storage means. And design display means for displaying the graphic obtained from the graphic generation means. Construction support equipment.
【請求項8】 請求項7に記載の建設支援装置におい
て、 修正量計算手段で得られた前記計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を前記記憶手段に記憶
されている前記計測対象物体の位置・姿勢に加算し修正
する情報修正手段を備えたことを特徴とする建設支援装
置。
8. The construction support apparatus according to claim 7, wherein the correction amounts of all parameters of the position and orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are stored in the storage means. A construction support apparatus comprising information correction means for adding and correcting the position / orientation of a target object.
【請求項9】 参照パターンと計測対象物体を撮影する
撮影手段から出力された映像により生成したポテンシャ
ルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記計
測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前記
計測対象物体の位置・姿勢を求め、作業機器の操作を補
助する作業機器操作装置において、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、 前記計測対象物体の加工・取付を行なう作業手段と、 前記作業手段の作業命令を入力する作業入力手段と、 前記作業入力手段から得られる前記作業命令と前記物体
情報記憶手段から得られる前記計測対象物体の形状およ
び位置・姿勢とに基づいて、座標データを含む前記作業
手段の動作命令を作成し、前記作業手段に転送する作業
制御手段とを備えたことを特徴とする作業機器操作装
置。
9. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit for capturing the measurement target object. In a work equipment operating device that superimposes, obtains the position / orientation of the measurement target object, and assists the operation of the work equipment, a storage means for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging means; Image pickup parameter storage means for storing the position / orientation and photographing magnification of the image pickup means and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the position / orientation of the measurement target object and the position of the photographing means.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object A correction amount calculation means for calculating a correction amount of a parameter, a working means for processing / attaching the measurement target object, a work input means for inputting a work command of the working means, and the work obtained from the work input means. Based on a command and the shape and position / orientation of the measurement target object obtained from the object information storage means, A work equipment operating device, comprising: a work control unit that creates an operation command and transfers it to the work unit.
【請求項10】 請求項9に記載の作業機器操作装置に
おいて、 修正量計算手段で得られた前記計測対象物体の位置・姿
勢のすべてのパラメータの修正量を前記記憶手段に記憶
されている前記計測対象物体の位置・姿勢に加算し修正
する情報修正手段を備えたことを特徴とする作業機器操
作装置。
10. The work equipment operating device according to claim 9, wherein the correction amounts of all parameters of the position / orientation of the measurement target object obtained by the correction amount calculation means are stored in the storage means. A work equipment operating device comprising information correction means for adding and correcting the position and orientation of an object to be measured.
【請求項11】 参照パターンと計測対象物体を撮影す
る撮影手段から出力された映像により生成したポテンシ
ャルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記
計測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前
記計測対象物体の位置・姿勢を求め、作業機器の操作を
補助する作業機器操作装置において、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、 前記計測対象物体の加工・取付を行なう作業手段と、 前記作業手段の作業命令を入力する作業入力手段と、 前記作業入力手段から得られる前記作業命令と前記物体
情報記憶手段から得られる前記計測対象物体の形状およ
び位置・姿勢とに基づいて、座標データを含む前記作業
手段の動作命令を作成し、前記作業手段に転送する作業
制御手段と、 前記作業制御手段から得られる前記作業命令と前記作業
命令から得られる前記作業手段の前記動作命令と前記計
測対象物体の形状および位置・姿勢と前記作業手段の形
状および位置・姿勢とに基づいて、透視等変換により、
グラフィックを生成するグラフィック生成手段と、 前記映像と前記グラフィックを重ね合せて表示する作業
表示手段とを備えたことを特徴とする作業機器操作装
置。
11. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit for capturing the measurement target object. In a work equipment operating device that superimposes, obtains the position / orientation of the measurement target object, and assists the operation of the work equipment, a storage means for storing the position / orientation of the target object imaged by the imaging means; and the imaging means. Image pickup parameter storage means for storing the position / orientation and photographing magnification of the image pickup means and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, and the position / orientation of the measurement target object and the position of the photographing means.
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object A correction amount calculation means for calculating a correction amount of a parameter, a working means for processing / attaching the measurement target object, a work input means for inputting a work command of the working means, and the work obtained from the work input means. Based on a command and the shape and position / orientation of the measurement target object obtained from the object information storage means, Work control means for creating a motion command and transferring it to the work means, the work command obtained from the work control means, the motion command of the work means obtained from the work command, and the shape and position of the measurement target object.・ Based on the posture and the shape and position / posture of the working means, by perspective transformation,
A work equipment operating device comprising: a graphic generation unit that generates a graphic; and a work display unit that displays the image and the graphic in an overlapping manner.
【請求項12】 参照パターンと計測対象物体を撮影す
る撮影手段から出力された映像により生成したポテンシ
ャルとに基づいて、表示手段の画面上に出力される前記
計測対象物体の映像と参照パターンとを重ね合わせ、前
記計測対象物体の位置・姿勢を求め、前記計測対象物体
に対する作業仕様を出力する作業仕様作成装置におい
て、 前記撮影手段で撮影された対象物体の位置・姿勢を記憶
する記憶手段と、 前記撮影手段の位置・姿勢および撮影倍率と前記表示手
段の画面上における前記撮影手段の光軸の位置とを記憶
する撮像パラメータ記憶手段と、 前記計測対象物体の位置・姿勢と前記撮影手段の位置・
姿勢および撮影倍率と前記表示手段の画面上における前
記撮影手段の光軸の位置とに基づいて、透視等変換によ
り、前記表示手段の画面上における計測対象物体の重心
の位置を計算する物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
画面上における計測対象物体の重心の位置と前記ポテン
シャルと前記参照パターンとに基づいて、前記計測対象
物体の位置・姿勢のすべてのパラメータの修正量を計算
する修正量計算手段と、 作業仕様作成開始命令を作業仕様作成手段に転送する作
業仕様操作手段と、 前記作業仕様操作手段から得られる前記作業仕様作成開
始命令を受け、前記物体情報記憶手段に格納されている
前記計測対象物体の形状および位置・姿勢に基づいて、
作業仕様を作成し、作業仕様出力手段に転送する作業仕
様作成手段と、 前記作業仕様作成手段からの前記作業仕様を出力する作
業仕様出力手段とを備えたことを特徴とする作業仕様作
成装置。
12. The image of the measurement target object and the reference pattern output on the screen of the display unit based on the reference pattern and the potential generated by the image output from the image capturing unit for capturing the measurement target object. In a work specification creating device that superimposes, obtains the position / orientation of the measurement target object, and outputs work specifications for the measurement target object, a storage unit that stores the position / orientation of the target object photographed by the photographing unit, Imaging parameter storage means for storing the position / orientation and imaging magnification of the imaging means and the position of the optical axis of the imaging means on the screen of the display means, the position / orientation of the measurement target object and the position of the imaging means・
Based on the posture and the photographing magnification and the position of the optical axis of the photographing means on the screen of the display means, the position of the center of gravity of the object to be measured on the screen of the display means is calculated by perspective transformation etc. Based on the calculation means and the position of the center of gravity of the measurement target object on the screen of the display means obtained from the object weight center position calculation means, the potential and the reference pattern, all of the position and orientation of the measurement target object A correction amount calculation means for calculating a correction amount of a parameter, a work specification operation means for transferring a work specification creation start command to the work specification creation means, and a work specification creation start command obtained from the work specification operation means for receiving the work specification creation start command, Based on the shape and position / orientation of the measurement target object stored in the object information storage means,
A work specification creating device comprising: a work specification creating unit that creates a work specification and transfers the work specification to a work specification outputting unit; and a work specification outputting unit that outputs the work specification from the work specification creating unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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