JPH0981217A - Method for controlling motion of mobile object by image - Google Patents

Method for controlling motion of mobile object by image

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JPH0981217A
JPH0981217A JP7233837A JP23383795A JPH0981217A JP H0981217 A JPH0981217 A JP H0981217A JP 7233837 A JP7233837 A JP 7233837A JP 23383795 A JP23383795 A JP 23383795A JP H0981217 A JPH0981217 A JP H0981217A
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JP
Japan
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image
image feature
time
control
feature group
Prior art date
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Pending
Application number
JP7233837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimiyoshi Endou
公誉 遠藤
Koichi Tanaka
弘一 田中
Mutsuo Sano
睦夫 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP7233837A priority Critical patent/JPH0981217A/en
Publication of JPH0981217A publication Critical patent/JPH0981217A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile object motion controlling method by image processing which can continuously controlling the motion of a mobile object even when the partial acquisition of image features is failed. SOLUTION: A target track for an object in the three-dimensional space of a camera is set (step 101). An image obtained at the time of moving the camera along the target track is found, image feature points are extracted from the image, a reference image feature group vector is found from the image feature points, and a parameter matrix is found from the feature group vector (steps 102 to 105). Then the reference image feature group vector and the parameter matrix are inputted (step 106). Time is set up to '0' (step 107). An image feature vector at control time is found, correspondence between the reference image feature group vector and control time image feature vector is found, a feedback matrix at control time is found, a motion controlling vector is found, and operation for controlling the motion of the camera is repeated up to the end time T in each time ΔT in accordance with these vectors (steps 108 to 113).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可動物体に撮像装
置を固定し、その撮像装置が撮影する画像を用いて、そ
の撮像装置が撮影する対象物体に対してあらかじめ設定
された目標軌道に沿って可動物体が運動するように制御
する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention fixes an image pickup device on a movable object and uses an image taken by the image pickup device to follow a target trajectory preset for an object taken by the image pickup device. The present invention relates to a method for controlling a movable object to move.

【0002】本発明は、自動車等の移動体やロボットの
マニピュレータのエンドエフェクタのように、固定され
ている対象に対してあらかじめ設定された目標軌道に沿
って運動させる場合に用いられる。例えば自動車が道路
に沿って走るように、また障害物等を避けるように自動
操縦を行うであるとか、また作業を行おうとする対象に
対して設定された目標軌道に沿ってロボットのマニピュ
レータを移動させること等を可能とするものである。
The present invention is used for moving a fixed object along a preset target trajectory, such as an end effector of a moving body such as an automobile or a robot manipulator. For example, it is said that a car runs automatically along a road and avoids obstacles, and the robot manipulator is moved along a target trajectory set for the target object. It is possible to do such things.

【0003】[0003]

【従来の技術】可動物体に固定された撮像装置が撮影す
る画像を用いて可動物体を対象物体に対して設定した目
標軌道に沿って運動するように制御する方法として特願
平6−34806「画像による可動物体の運動制御方
法」(遠藤、武川)がある。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application No. 6-34806 discloses a method for controlling a movable object to move along a target trajectory set with respect to a target object using an image captured by an image pickup device fixed to the movable object. "Movement control method of movable object by image" (Endo, Takekawa).

【0004】この方法について、撮像装置としてビデオ
カメラ(以下カメラと省略)を用い、また可動物体にカ
メラが固定してあることによりカメラの運動を制御する
方法として説明する。
This method will be described as a method of controlling the motion of a camera by using a video camera (hereinafter abbreviated as a camera) as an imaging device and fixing the camera to a movable object.

【0005】この方法のフローチャートを図4に示す。
この方法は教示処理と制御処理に分けられる。最初の処
理は教示処理であり、対象物体に対して設定した目標軌
道をカメラの運動制御用のパラメタに変換する処理であ
る。続く処理は制御処理であり、教示処理で求めたカメ
ラの運動制御用のパラメタを基に実際にカメラの運動を
制御する処理を行う。
A flow chart of this method is shown in FIG.
This method is divided into teaching processing and control processing. The first process is a teaching process, which is a process of converting a target trajectory set for a target object into parameters for camera motion control. The subsequent process is a control process, and the process for actually controlling the camera motion is performed based on the camera motion control parameter obtained in the teaching process.

【0006】まず、教示処理について説明する。まず、
3次元空間内でカメラが対象物体に対してどのような運
動をするかを目標軌道として設定する(ステップ20
1)。次に、ステップ201で設定された目標軌道に沿
ってカメラを運動させ、運動中の時刻j・ΔT(j=
0,・・・,N)にカメラが撮影するN+1枚の画像を
求める(ステップ202)。次に、ステップ202で求
めた各画像から画像処理等により画像特徴を抽出する
(ステップ203)。次に、ステップ203で求めた画
像特徴から参照画像特徴ベクトル
First, the teaching process will be described. First,
What kind of movement the camera makes with respect to the target object in the three-dimensional space is set as the target trajectory (step 20).
1). Next, the camera is moved along the target trajectory set in step 201, and the time j · ΔT (j =
0, ..., N), N + 1 images taken by the camera are obtained (step 202). Next, image features are extracted from each image obtained in step 202 by image processing or the like (step 203). Next, from the image features obtained in step 203, the reference image feature vector

【0007】[0007]

【外1】 を求める(ステップ204)。最後に、ステップ204
で求めた参照画像特徴ベクトル
[Outside 1] Is calculated (step 204). Finally, step 204
Reference image feature vector obtained in

【0008】[0008]

【外2】 と重み行列Qj (j=1,・・・,N),Hj =(j=
0,・・・,N−1)からフィードバック行列Rj ,S
j (j=1,・・・,N)を求める(ステップ20
5)。
[Outside 2] And weight matrix Q j (j = 1, ..., N), H j = (j =
0, ..., N−1) to the feedback matrix R j , S
j (j = 1, ..., N) is calculated (step 20)
5).

【0009】次に、制御処理について説明する。まず、
教示処理で求めた参照画像特徴ベクトル
Next, the control process will be described. First,
Reference image feature vector obtained by teaching process

【0010】[0010]

【外3】 とフィードバック行列Rj ,Sj (j=1,・・・,
N)を読み込んで記憶しておく(ステップ206)。次
に、時刻を0にリセットする(ステップ207)。次
に、カメラが撮影した画像から画像処理等により画像特
徴を抽出し、その画像特徴から画像特徴ベクトル
[Outside 3] And feedback matrix R j , S j (j = 1, ...,
N) is read and stored (step 206). Next, the time is reset to 0 (step 207). Next, image features are extracted from the image captured by the camera by image processing, and the image feature vector is extracted from the image features.

【0011】[0011]

【外4】 を求める(ステップ208)。次に、ステップ208で
求めた
[Outside 4] Is calculated (step 208). Next, in step 208

【0012】[0012]

【外5】 を制御則[Outside 5] The control law

【0013】[0013]

【数1】 に代入し、カメラの運動制御ベクトル[Equation 1] Substituting into, the motion control vector of the camera

【0014】[0014]

【外6】 を求める(ステップ209)。次に、ステップ209で
求めたカメラの運動制御ベクトル
[Outside 6] Is calculated (step 209). Next, the motion control vector of the camera obtained in step 209.

【0015】[0015]

【外7】 にしたがってカメラを運動させる(ステップ210)。
次に、時刻をΔTだけ進める(ステップ211)。次
に、時刻がTかどうかを判断し(ステップ212)、時
刻がTならば終了、Tでなければステップ208に戻り
処理を続ける。
[Outside 7] The camera is moved according to (step 210).
Next, the time is advanced by ΔT (step 211). Next, it is determined whether or not the time is T (step 212). If the time is T, the process ends. If it is not T, the process returns to step 208 to continue the process.

【0016】以上の処理によりカメラが運動する目標軌
道を、対象物体とカメラの配置関係で決定される画像か
ら抽出した時系列の参照画像特徴ベクトルで表現し、そ
れによってカメラの運動を制御するため、対象物体に対
して設定された軌道に沿ってカメラを運動させることが
可能になる。これによって運動制御時に、カメラに対す
る対象物体の位置、姿勢が異なる場合でも、またカメラ
が取り付けられた可動物体の初期状態の位置、姿勢が異
なる場合でも、対象物体に対して設定された軌道に沿っ
てカメラが運動するように制御することが可能になる。
In order to control the movement of the camera, the target trajectory of the movement of the camera is expressed by the time-series reference image feature vector extracted from the image determined by the positional relationship between the object and the camera by the above processing. , It becomes possible to move the camera along the trajectory set for the target object. As a result, during motion control, even if the position and orientation of the target object with respect to the camera are different, and even if the position and orientation of the movable object with the camera attached are different in the initial state, the trajectory is set to the target object. The camera can be controlled to move.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述した従来の
方法は、図5(2)に示すような画像に含まれるノイズ
により画像処理がうまくできないという原因、また図5
(3)に示すような別の物体による遮蔽(オクルージョ
ン)や図5(4)に示すような自分自身による遮蔽(セ
ルフオクルージョン)のために特徴点が見えず画像に写
らないといった原因により図4に示す制御処理のステッ
プ208で、図5(1)に示すような画像特徴点の抽出
に失敗すると、それ以降の処理の継続が不可能になると
いう問題があった。
However, the above-mentioned conventional method causes the image processing to fail due to noise included in the image as shown in FIG.
Due to the fact that the feature points are not visible and do not appear in the image due to occlusion by another object as shown in (3) or due to occlusion by itself as shown in FIG. If the extraction of the image feature points as shown in FIG. 5 (1) fails in step 208 of the control process shown in FIG. 5, there is a problem that the subsequent processes cannot be continued.

【0018】本発明の目的は以上のような欠点を解決
し、画像特徴の一部の取得に失敗しても可動物体の運動
制御が継続できる、画像による可動物体の運動の制御方
法を提供することである。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to provide a method for controlling the motion of a movable object by means of an image, in which the motion control of the movable object can be continued even if acquisition of some image features fails. That is.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像による可動物体の運動制御方法は、あ
らかじめ対象物体に対して設定された目標軌道に沿って
可動物体を運動させ、そのときに撮像装置が撮影する時
系列の画像から参照画像特徴群、パラメタ行列を求める
第1の処理と、運動制御中に撮像装置によって撮影され
た画像から制御時画像特徴群を抽出する第2の処理と、
第1の処理で求められた参照画像特徴群と第2の処理で
抽出された制御時画像特徴群との対応を求める第3の処
理と、第3の処理で求められた前記対応を基に対応行列
を求め、該対応行列と第1の処理で求められた参照画像
特徴群とパラメタ行列と第2の処理で求められた制御時
画像特徴群を基に制御時フィードバック行列を求める第
4の処理と、第1の処理で求められた参照画像特徴群と
第2の処理で求められた制御時画像特徴群と第4の処理
で求められた制御時フィードバック行列を制御則に代入
することにより運動制御ベクトルを求め、可動物体の運
動を制御する第5の処理を有する。
In order to achieve the above object, a motion control method for moving a moving object by an image according to the present invention is to move the moving object along a target trajectory preset for the target object, A first process of obtaining a reference image feature group and a parameter matrix from a time-series image captured by the image capturing device at that time, and a second process of extracting a control image feature group from the image captured by the image capturing device during motion control Processing of
On the basis of the third process for obtaining the correspondence between the reference image feature group obtained by the first process and the control-time image feature group extracted by the second process, and the correspondence obtained by the third process. A fourth step of obtaining a correspondence matrix and a control time feedback matrix based on the correspondence matrix, the reference image feature group and the parameter matrix obtained in the first process, and the control time image feature group obtained in the second process By substituting the processing, the reference image feature group obtained in the first process, the control-time image feature group obtained in the second process, and the control-time feedback matrix obtained in the fourth process into the control law It has a fifth process of obtaining a motion control vector and controlling the motion of the movable object.

【0020】第1の処理は、対象物体の形状情報、撮像
装置の各種パラメタおよび対象物体と撮像装置の配置情
報に基づき、目標軌道を可動物体が運動したときに撮像
装置が撮影する時系列の画像を計算により推定して求
め、その時系列の画像から参照画像特徴群を求めるもの
である。
The first processing is based on the shape information of the target object, various parameters of the image pickup apparatus, and the arrangement information of the target object and the image pickup apparatus, and is a time-series image pickup by the image pickup apparatus when the movable object moves on the target trajectory. The image is estimated and obtained by calculation, and the reference image feature group is obtained from the images in time series.

【0021】第1の処理は、可動物体を実際に目標軌道
に沿って運動させ、撮像装置が撮影する実際の時系列の
画像から参照画像特徴群を求めるものである。
The first processing is to actually move the movable object along the target trajectory, and obtain the reference image feature group from the actual time-series images captured by the image pickup apparatus.

【0022】第1の処理は、可動物体に取り付けられた
撮像装置からの画像から求められる画像特徴群と運動制
御ベクトルとの関係式および参照画像特徴群と制御時画
像特徴群との一致度を表現する評価関数を基に、パラメ
タ行列を求める。
In the first process, the relational expression between the image feature group and the motion control vector obtained from the image from the image pickup device attached to the movable object and the degree of coincidence between the reference image feature group and the control-time image feature group are determined. The parameter matrix is obtained based on the expressed evaluation function.

【0023】第1から第5の処理は、参照画像特徴群お
よび制御時参照画像特徴群として対象物体上の複数の特
徴点が画像上にて投影された画像特徴点の座標値を用い
るものである。
The first to fifth processes use the coordinate values of the image feature points obtained by projecting a plurality of feature points on the target object on the image as the reference image feature group and the control-time reference image feature group. is there.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】まず、第1の処理について説明す
る。この処理は可動物体の運動の制御に先立ち、制御に
用いるパラメタ行列を生成する処理である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, the first processing will be described. This process is a process of generating a parameter matrix used for control before controlling the motion of the movable object.

【0025】可動物体が対象物体に対してどのような運
動をするかが3次元空間内の目標軌道としてあらかじめ
与えられているとする。この軌道は可動物体の位置だけ
でなく、可動物体がどの方向を向いているかを表す可動
物体の姿勢も含むものである。例えば以下の式で可動物
体の軌道は表現される。
It is assumed that the movement of the movable object with respect to the target object is given in advance as a target trajectory in a three-dimensional space. This trajectory includes not only the position of the movable object, but also the posture of the movable object indicating in which direction the movable object faces. For example, the trajectory of the movable object is expressed by the following formula.

【0026】[0026]

【数2】 本手法は離散時間システムを仮定する。目標軌道に沿っ
た運動の開始時刻を0、終了時刻をT、またサンプリン
グ間隔をΔTと設定する。ただし、T=N・ΔT(Nは
正の整数)とする。
[Equation 2] This method assumes a discrete-time system. The start time of the movement along the target trajectory is set to 0, the end time is set to T, and the sampling interval is set to ΔT. However, T = N · ΔT (N is a positive integer).

【0027】前記目標軌道に沿って可動物体を運動させ
るとき、その可動物体に固定された撮像装置が各時刻j
・ΔT(j=0,・・・,N)につき1枚づつ画像を撮
影する。その結果として運動終了時にはN+1枚の画像
が得られる。
When the movable object is moved along the target trajectory, the image pickup device fixed to the movable object moves at each time j.
・ Take one image for each ΔT (j = 0, ..., N). As a result, N + 1 images are obtained at the end of the exercise.

【0028】得られた画像の各々から画像処理等により
画像特徴を求める。画像特徴の例としては点、エッヂ、
領域等があり、画像内のどの画像特徴を用いるかはあら
かじめ決定しておく。画像特徴をその特徴量からなる画
像特徴ベクトル
Image characteristics are obtained from each of the obtained images by image processing or the like. Examples of image features are points, edges,
There are regions, etc., and which image feature in the image to use is determined in advance. Image feature vector consisting of image features

【0029】[0029]

【外8】 で表す。例えば画像特徴として点を用いた場合、画像特
徴ベクトルはその点の画像上での座標(X、Y)によっ
[Outside 8] It is represented by. For example, when a point is used as the image feature, the image feature vector is defined by the coordinates (X, Y) of the point on the image.

【0030】[0030]

【外9】 と表すことができる。ここで、右肩のTは転置を表す。
一般に1枚の画像から画像特徴は複数個求められるの
で、1枚の画像内に画像特徴がm個ある場合、それぞれ
[Outside 9] It can be expressed as. Here, T on the right shoulder represents transposition.
Generally, a plurality of image features are obtained from one image. Therefore, if there are m image features in one image,

【0031】[0031]

【外10】 と表す。[Outside 10] Express.

【0032】更に1枚の画像から求められた複数の画像
特徴をまとめて扱うため以下のような画像特徴ベクトル
Further, in order to collectively handle a plurality of image features obtained from one image, the following image feature vector

【0033】[0033]

【外11】 を定義する。[Outside 11] Is defined.

【0034】[0034]

【数3】 時刻0,ΔT,2・ΔT,・・・,N・ΔTにおける各
画像から画像特徴群ベクトルを求めることにより、時系
列の画像特徴群ベクトル
(Equation 3) By obtaining the image feature group vector from each image at time 0, ΔT, 2 · ΔT, ..., N · ΔT, a time-series image feature group vector

【0035】[0035]

【外12】 が求まる。この画像特徴ベクトルは可動物体の制御時に
参照するために用いるので、参照画像特徴ベクトル群と
呼び、
[Outside 12] Is found. Since this image feature vector is used for reference when controlling the movable object, it is called a reference image feature vector group,

【0036】[0036]

【外13】 と表す。[Outside 13] Express.

【0037】可動物体の運動を運動制御ベクトルMotion control vector for the motion of a movable object

【0038】[0038]

【外14】 で表す。この運動制御ベクトルは例えば以下のようなも
のがある。
[Outside 14] It is represented by. The motion control vector is, for example, as follows.

【0039】[0039]

【数4】 ここで、vx ,vy ,vz はそれぞれ可動物体を中心と
する座標系の座標軸x,y,z軸に対する並進速度成
分、
(Equation 4) Here, v x , v y and v z are translational velocity components with respect to coordinate axes x, y and z of a coordinate system centered on the movable object,

【0040】[0040]

【外15】 はそれぞれx,y,z軸まわりの回転角速度成分であ
る。
[Outside 15] Are rotational angular velocity components around the x, y, and z axes, respectively.

【0041】画像特徴群ベクトルImage feature group vector

【0042】[0042]

【外16】 と可動物体の運動制御ベクトル[Outside 16] And moving object motion control vector

【0043】[0043]

【外17】 との関係は次の式で表される。[Outside 17] The relationship with is expressed by the following equation.

【0044】[0044]

【数5】 ところで、運動の制御を実際に行っているときの時刻j
・ΔTに撮像装置が撮影する画像から得られる画像特徴
群ベクトルを制御時画像特徴群ベクトルと呼び、
(Equation 5) By the way, the time j when the exercise is actually controlled
An image feature group vector obtained from an image captured by the imaging device at ΔT is referred to as a control-time image feature group vector,

【0045】[0045]

【外18】 と表すことにすると、あらかじめ対象物体に対して設定
された目標軌道に沿って可動物体が運動するためには、
制御時の時刻j以降に得られる制御時画像特徴群ベクト
[Outside 18] If we express that, in order for the movable object to move along the target trajectory preset for the target object,
Control-time image feature group vector obtained after control time j

【0046】[0046]

【外19】 が、あらかじめ求められている目標軌道上を可動物体が
運動中の時刻j・ΔT以後に撮影する画像から得られる
参照画像特徴群ベクトル
[Outside 19] Is a reference image feature group vector obtained from an image captured after the time j · ΔT during which the movable object is moving on the previously obtained target trajectory.

【0047】[0047]

【外20】 に一致する必要がある。そこで、これらの画像特徴群ベ
クトル
[Outside 20] Must match. Therefore, these image feature group vectors

【0048】[0048]

【外21】 が一致するように運動制御ベクトル[Outside 21] Motion control vector so that

【0049】[0049]

【外22】 を決定し、その運動制御ベクトル[Outside 22] And its motion control vector

【0050】[0050]

【外23】 にしたがって可動物体の運動を制御すれば、可動物体は
あらかじめ対象物体に対して設定された目標軌道に沿っ
て運動するように制御されると考えられる。ただし、可
動物体の速度等の運動能力には限界があるので、運動制
御ベクトルの大きさが過大にならないように抑制する必
要がある。これらの点を考慮すると、この制御は時刻j
において次式の評価関数σj を最小化する運動制御ベク
トル
[Outside 23] It is considered that if the movement of the movable object is controlled in accordance with the above, the movable object is controlled to move along the target trajectory set in advance for the target object. However, since there is a limit to the motion ability such as the speed of the movable object, it is necessary to suppress the magnitude of the motion control vector so as not to become excessive. Considering these points, this control is performed at time j.
The motion control vector that minimizes the evaluation function σ j of

【0051】[0051]

【外24】 を求める問題に帰着される。[Outside 24] Results in the problem of seeking.

【0052】[0052]

【数6】 ここで、Qi ,Hi-1 は正値対称行列であり、制御の特
性を決定する重みを表している。上式の第1項は時刻i
・ΔTにおける制御時画像特徴群ベクトル
(Equation 6) Here, Q i and H i−1 are positive-value symmetric matrices and represent weights that determine the characteristics of control. The first term in the above equation is the time i
.Image feature group vector during control in ΔT

【0053】[0053]

【外25】 と目標とする参照画像特徴群ベクトル[Outside 25] And the target reference image feature group vector

【0054】[0054]

【外26】 との距離の2乗を表し、第2項は可動物体の運動エネル
ギーを表している。この評価関数を最小化することによ
り第1項から時刻j以後の制御時画像特徴群ベクトル
[Outside 26] And the second term represents the kinetic energy of the movable object. By minimizing this evaluation function, the control-time image feature group vector after the first term to time j

【0055】[0055]

【外27】 が目標とする参照画像特徴群ベクトル[Outside 27] Target image feature group vector

【0056】[0056]

【外28】 に近付き一致することが期待され、一方第2項から運動
制御ベクトル
[Outside 28] It is expected that the motion control vector will be close to

【0057】[0057]

【外29】 が過大になり可動物体の最大速度等といった運動能力を
越えないように制限される。
[Outside 29] Is restricted so that it does not exceed the movement ability such as the maximum speed of the movable object.

【0058】以上の準備から式(5)で与えられる評価
関数を最小にする運動制御ベクトル
From the above preparations, the motion control vector that minimizes the evaluation function given by equation (5)

【0059】[0059]

【外30】 を求めるために必要な行列は次のようにして求められる
(参考文献「現代制御論」、pp. 405-411, Julius T.To
u 著、中村嘉平、伊東正美、松尾強 共訳、コロナ
社)。
[Outside 30] The matrix required to find is obtained as follows (reference “Modern Control Theory”, pp. 405-411, Julius T.To.
u, Kahei Nakamura, Masami Ito, Tsuyoshi Matsuo co-translation, Corona Publishing Co.).

【0060】まず、行列Qj ,Hj (j=0,1,・・
・,N)を制御に要求される条件から適当に定めてお
く。また、E0 を全ての要素が0の零行列、D0 =Q
N ,F0=−2QN とする。
First, the matrices Q j , H j (j = 0, 1, ...
., N) are determined appropriately from the conditions required for control. Further, E 0 is a zero matrix in which all the elements are 0, and D 0 = Q
Let N , F 0 = −2Q N.

【0061】次に、式(6),(7)にしたがってR
1 ,S1 を求める。すなわち式(8).(9)となる。
Next, according to equations (6) and (7), R
1 and S 1 are calculated. That is, equation (8). It becomes (9).

【0062】[0062]

【数7】 次に、式(10),(11),(12)にしたがってD
1 ,E1 ,F1 を求める。すなわち式(13),(1
4),(15)となる。
(Equation 7) Next, according to equations (10), (11), and (12), D
Calculate 1 , E 1 , F 1 . That is, equations (13) and (1
4) and (15).

【0063】[0063]

【数8】 同様にして、式(6),(7)と式(10),(1
1),(12)を繰り返し用いることによってR2 ,S
2 ,D2 ,E2 ,F2 ・・・,RN ,SN ,DN ,E
N ,FN を求める。
(Equation 8) Similarly, equations (6) and (7) and equations (10) and (1
By repeatedly using (1) and (12), R 2 , S
2 , D 2 , E 2 , F 2 ..., RN , SN , DN , E
Find N and F N.

【0064】以上のようにして求められたDj ,Fj
(j=1,・・・,N)をパラメタ行列と呼ぶ。これら
の行列は以後の処理で用いるため保存しておく。
D j , F j obtained as described above
(J = 1, ..., N) is called a parameter matrix. Save these matrices for use in subsequent processing.

【0065】次に、第2の処理について説明する。これ
以降の処理は、可動物体の運動の制御実行中に行われる
処理である。
Next, the second processing will be described. Subsequent processing is processing performed during execution of control of the movement of the movable object.

【0066】第2の処理を行う前に第1の処理で求めら
れたパラメタ行列Dj ,Fj (j=1,・・・,N)と
参照画像特徴群ベクトル
Before performing the second process, the parameter matrix D j , F j (j = 1, ..., N) obtained in the first process and the reference image feature group vector

【0067】[0067]

【外31】 をあらかじめ読み込み記憶しておく。[Outside 31] Is read and stored in advance.

【0068】制御時の時刻j・ΔTに撮像装置が撮影し
た画像から画像処理等により制御時画像特徴を抽出す
る。
The control-time image feature is extracted from the image captured by the image pickup device at the control time j · ΔT by image processing or the like.

【0069】次に、第3の処理について説明する。Next, the third processing will be described.

【0070】第2の処理において抽出された制御時画像
特徴が第1の処理で求められた参照画像特徴のどれに対
応するかを求める。
Which of the reference image features obtained in the first process the control-time image feature extracted in the second process corresponds to is determined.

【0071】例えば図3(2)に示すように時刻jに取
得された制御時画像特徴ベクトル
For example, as shown in FIG. 3B, the control-time image feature vector acquired at time j

【0072】[0072]

【外32】 が第1の処理で設定された参照画像特徴ベクトル[Outside 32] Is the reference image feature vector set in the first process

【0073】[0073]

【外33】 に対応するというようにである。制御時には抽出に失敗
した画像特徴があり得るため、必ずしも全ての参照画像
特徴に対応する制御時画像特徴があるわけではない。
[Outside 33] And so on. Since there may be image features that have failed to be extracted during control, there are not necessarily control-time image features corresponding to all reference image features.

【0074】次に、第4の処理について説明する。Next, the fourth processing will be described.

【0075】まず、参照画像特徴点の個数をmとする。
次に、参照画像特徴ベクトル
First, let m be the number of reference image feature points.
Next, the reference image feature vector

【0076】[0076]

【外34】 の要素の個数をp(i)とする。また、[Outside 34] Let p (i) be the number of elements of. Also,

【0077】[0077]

【外35】 とする。[Outside 35] And

【0078】同様にして、時刻jにおける制御時画像特
徴点の個数を
Similarly, the number of control-time image feature points at time j is

【0079】[0079]

【外36】 、制御時画像特徴ベクトル[Outside 36] , Control image feature vector

【0080】[0080]

【外37】 の要素の個数を[Outside 37] The number of elements in

【0081】[0081]

【外38】 とする。[Outside 38] And

【0082】次に、行列Next, the matrix

【0083】[0083]

【外39】 を求める。まず、[Outside 39] Ask for. First,

【0084】[0084]

【外40】 を全ての要素が0のq(m)×q(m)の行列と設定す
る。
[Outside 40] Is set as a q (m) × q (m) matrix in which all elements are 0.

【0085】次に、制御時画像特徴ベクトルNext, the control-time image feature vector

【0086】[0086]

【外41】 に対応する参照画像特徴ベクトルを[Outside 41] The reference image feature vector corresponding to

【0087】[0087]

【外42】 とするとき[Outside 42] When

【0088】[0088]

【外43】 [Outside 43] of

【0089】[0089]

【外44】 要素を1にする。[Outside 44] Set the element to 1.

【0090】例として図3(1)に示すように参照画像
特徴ベクトルは6個あり、図3(2)に示すように、そ
のうち4個が制御時画像特徴ベクトル
As an example, there are six reference image feature vectors as shown in FIG. 3 (1), and four of them are control-time image feature vectors as shown in FIG. 3 (2).

【0091】[0091]

【外45】 として求めることができたとする。そしてそれぞれが参
照画像特徴ベクトル
[Outside 45] I was able to ask. And each is the reference image feature vector

【0092】[0092]

【外46】 に対応したとする。[Outside 46] It corresponds to.

【0093】また、全てのベクトルの要素は2個とす
る。すると、
All the vectors have two elements. Then

【0094】[0094]

【外47】 は以下のようになる。[Outside 47] Is as follows.

【0095】[0095]

【数9】 この行列[Equation 9] This matrix

【0096】[0096]

【外48】 の意味について説明する。この行列[Outside 48] The meaning of is explained. This matrix

【0097】[0097]

【外49】 は制御時画像特徴ベクトルと参照画像特徴ベクトルとの
対応関係を表している。例えば2×2の単位行列をI
2 、2×2の零行列をO2 とすると、上の例の
[Outside 49] Represents the correspondence between the control-time image feature vector and the reference image feature vector. For example, let a 2 × 2 identity matrix be I
If the 2 and 2 × 2 zero matrix is O 2 , then

【0098】[0098]

【外50】 は以下のように表される。[Outside 50] Is represented as follows.

【0099】[0099]

【数10】 この行列の行は上から参照画像特徴ベクトル(Equation 10) The rows of this matrix are the reference image feature vector from the top.

【0100】[0100]

【外51】 を表し、列は左から制御時画像特徴ベクトル[Outside 51] , The columns are from left to right

【0101】[0101]

【外52】 を表している。つまり1行4列のI2 は参照画像特徴ベ
クトル
[Outside 52] Is represented. That is, I 2 in the 1st row and 4th column is the reference image feature vector

【0102】[0102]

【外53】 が制御時参照画像特徴ベクトル[Outside 53] Is the reference image feature vector during control

【0103】[0103]

【外54】 に対応していることを表し、3行1列のI2[Outside 54] I 2 in 3 rows and 1 column is

【0104】[0104]

【外55】 [Outside 55] But

【0105】[0105]

【外56】 に対応していることを表している。また、2行の要素は
全てO2 だが、これは
[Outside 56] It corresponds to. Also, the elements in the 2nd row are all O 2, but this is

【0106】[0106]

【外57】 に対応する制御時画像特徴ベクトルがないことを表して
いる。
[Outside 57] It means that there is no control-time image feature vector corresponding to.

【0107】このThis

【0108】[0108]

【外58】 を用い、以下の式によって[Outside 58] Using

【0109】[0109]

【外59】 を求める。[Outside 59] Ask for.

【0110】[0110]

【数11】 次に、以下の式によって制御時フィードバック行列[Equation 11] Next, the control time feedback matrix is given by

【0111】[0111]

【外60】 を求める。ここで、[Outside 60] Ask for. here,

【0112】[0112]

【外61】 とする。[Outside 61] And

【0113】[0113]

【数12】 また、以下のようにして制御時画像特徴群ベクトル(Equation 12) In addition, the control image feature group vector

【0114】[0114]

【外62】 、参照画像特徴群ベクトル[Outside 62] , Reference image feature group vector

【0115】[0115]

【外63】 を求める。[Outside 63] Ask for.

【0116】[0116]

【数13】 最後に、第5の処理について説明する。(Equation 13) Finally, the fifth process will be described.

【0117】以下の式にしたがって可動物体の運動制御
ベクトル
The motion control vector of the movable object according to the following equation

【0118】[0118]

【外64】 を求める。[Outside 64] Ask for.

【0119】[0119]

【数14】 以上のようにして求められた運動制御ベクトル[Equation 14] Motion control vector obtained as above

【0120】[0120]

【外65】 にしたがって可動物体の運動を制御する。[Outside 65] To control the movement of the movable object.

【0121】これによって、設定した画像特徴の一部し
か抽出できなかった場合でも制御時画像特徴群ベクトル
As a result, even when only a part of the set image features can be extracted, the control-time image feature group vector

【0122】[0122]

【外66】 を求めることができるため、運動制御ベクトル[Outside 66] To obtain the motion control vector

【0123】[0123]

【外67】 を求め、可動物体の運動制御を継続することが可能にな
る。
[Outside 67] Then, it becomes possible to continue the motion control of the movable object.

【0124】[0124]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0125】まず、本実施例の設定を説明する。First, the setting of this embodiment will be described.

【0126】以下では撮像装置としてビデオカメラ(以
下単に「カメラ」と表記する)を用いるものとして説明
する。また、可動物体に対して撮像装置は固定されてい
るため、以下では可動物体の運動と撮像装置の運動は同
じであるとしてカメラの運動を制御するものとして説明
する。
In the following description, a video camera (hereinafter simply referred to as "camera") is used as the image pickup device. Further, since the imaging device is fixed to the movable object, the following description will be given assuming that the motion of the movable object and the motion of the imaging device are the same, and the motion of the camera is controlled.

【0127】また、画像特徴としてカメラで撮影する対
象物体の特徴点がカメラからの画像に映った点を用いた
場合を例に説明する。この画像に映った点のことを画像
特徴点と呼ぶ。対象物体上に設定する特徴点としては対
象物体の頂点や対象物体上にある突起や穴、描かれた点
等を利用することができる。
Further, a case will be described as an example in which the feature points of the target object photographed by the camera are used as the image features, and the points reflected in the image from the camera are used. The points shown in this image are called image feature points. As the feature points set on the target object, the vertices of the target object, protrusions or holes on the target object, drawn points, and the like can be used.

【0128】カメラで撮影する対象物体のある平面上
に、同一直線上にない4点以上のn点の特徴点
Four or more characteristic points of n points which are not on the same straight line on the plane where the target object is photographed by the camera

【0129】[0129]

【外68】 を設定する。[Outside 68] Set.

【0130】次に、カメラのモデルを図2のように設定
する。図2に示すようにカメラの光軸に沿ってz軸を設
定し、カメラの焦点距離をlとする。次に、カメラで撮
影する対象物体上の特徴点
Next, the camera model is set as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the z axis is set along the optical axis of the camera, and the focal length of the camera is l. Next, the feature points on the target object captured by the camera

【0131】[0131]

【外69】 が画像に映った画像特徴点を[Outside 69] Image feature points in the image

【0132】[0132]

【外70】 と表し、その画像面座標系での座標を(Xi,Yi)と
表す。
[Outside 70] And the coordinates in the image plane coordinate system are expressed as (Xi, Yi).

【0133】このとき、画像特徴群ベクトルをAt this time, the image feature group vector is

【0134】[0134]

【外71】 、カメラの運動制御ベクトルを[Outside 71] , The motion control vector of the camera

【0135】[0135]

【外72】 とする。[Outside 72] And

【0136】Vx ,Vy ,Vz はカメラのx,y,z各
座標軸に沿った並進速度、
V x , V y and V z are translational velocities along the x, y and z coordinate axes of the camera,

【0137】[0137]

【外73】 はx,y,z各座標軸周りの回転角速度である。[Outside 73] Is the rotational angular velocity about each of the x, y, and z coordinate axes.

【0138】すると、式(4)の行列Aj は次式のよう
に表される。
Then, the matrix A j of the equation (4) is expressed by the following equation.

【0139】[0139]

【数15】 また、式(4)の行列Gj は次式のような近似式で表さ
れる。
(Equation 15) Further, the matrix G j of Expression (4) is expressed by an approximate expression such as the following expression.

【0140】[0140]

【数16】 図1は本実施例の処理を示すフロチャートである。(Equation 16) FIG. 1 is a flow chart showing the processing of this embodiment.

【0141】本実施例の処理は制御を行うための準備で
ある教示処理(図1(1))と実際の制御を行う制御処
理(図1(2))に分かれる。
The processing of this embodiment is divided into teaching processing (FIG. 1 (1)) which is preparation for performing control and control processing (FIG. 1 (2)) for performing actual control.

【0142】まず、教示処理について説明する。First, the teaching process will be described.

【0143】まず、最初にカメラが対象物体に対してど
のような運動をするかを表す3次元空間内での目標軌道
を設定する(ステップ101)。
First, a target trajectory in a three-dimensional space that represents how the camera moves with respect to the target object is set (step 101).

【0144】これは対象物体の形状情報および対象物体
とカメラがどのような幾何的な関係にあるかを示す配置
情報に基づき計算によって軌道を生成する方法、あるい
は実際に可動物体を3次元空間で運動させ、その運動し
た軌跡を計測することにより軌道を設定する方法があ
る。また、この2つを合わせて、最初に対象物体の形状
情報および対象物体とカメラがどのような幾何的な関係
にあるかを示す配置情報に基づいて計算により仮の目標
軌道を生成し、次にその仮目標軌道に沿ってカメラを運
動させながら適宜修正し、その修正された運動の軌跡を
計測することにより目標軌道を設定する方法がある。
This is a method of generating a trajectory by calculation based on the shape information of the target object and the arrangement information indicating the geometrical relationship between the target object and the camera, or actually moving the movable object in a three-dimensional space. There is a method of setting a trajectory by exercising and measuring the trajectory of the movement. In addition, combining these two, a temporary target trajectory is first generated by calculation based on the shape information of the target object and the arrangement information indicating the geometric relationship between the target object and the camera. In addition, there is a method of setting a target trajectory by correcting it while moving the camera along the temporary target trajectory and measuring the trajectory of the corrected motion.

【0145】次に、設定された目標軌道に沿って実際に
カメラを運動させたときにカメラが撮影する時系列の画
像を求める(ステップ102)。
Next, a time series image taken by the camera when the camera is actually moved along the set target trajectory is obtained (step 102).

【0146】次に、その時系列画像の各画像から画像処
理により画像特徴点を抽出する(ステップ103)。
Next, image feature points are extracted from each of the time-series images by image processing (step 103).

【0147】次に、この画像特徴点の座標値から時系列
の参照画像特徴群ベクトル
Next, the time-series reference image feature group vector is calculated from the coordinate values of the image feature points.

【0148】[0148]

【外74】 を求める(ステップ104)。[Outside 74] Is calculated (step 104).

【0149】また、以上のステップ102から104は
実際の画像を用いるのではなく、対象物体の形状情報と
焦点距離等のカメラパラメタとカメラが運動する目標軌
道から各時刻において求められるであろう画像特徴点の
座標を計算により推定して求め、それから時系列の参照
画像特徴ベクトルを求めることもできる。
Further, the above steps 102 to 104 do not use the actual image, but the image which may be obtained at each time from the shape information of the target object, the camera parameters such as the focal length, and the target trajectory for the camera to move. It is also possible to calculate and estimate the coordinates of the feature points, and then obtain the time-series reference image feature vector.

【0150】次に、Next,

【0151】[0151]

【外75】 あらかじめ与えておいたQj (j=1,・・・,N),
j (j=0,・・・,N−1)、式(26)で与えら
れるGj (j=0,・・・,N)を用いて式(6)から
式(11)にしたがってパラメタ行列Dj ,Fj (j=
1、・・・,N)を求める(ステップ105)。
[Outside 75] Q j (j = 1, ..., N) given in advance,
H j (j = 0, ..., N−1) and G j (j = 0, ..., N) given by equation (26) are used according to equations (6) to (11). Parameter matrix D j , F j (j =
1, ..., N) are obtained (step 105).

【0152】式(5)の行列Qj およびHj は運動の制
御に要求される条件から適当に定める。
The matrices Q j and H j in the equation (5) are determined appropriately from the conditions required for motion control.

【0153】例えば、For example,

【0154】[0154]

【数17】 等と定める。ただし、Iは単位行列である。[Equation 17] Etc. However, I is an identity matrix.

【0155】Gj (j=0,・・・,N)を求める際、
カメラ中心座標系での特徴点の奥行き値であるz座標の
値が必要になるが、あらかじめ対象物体に対する3次元
空間でのカメラの目標軌道が与えられていることから、
その対象物体の幾何モデルとカメラの運動する目標軌道
に基づいてそれを求めることができる。また、対象物体
に設定した最少6点または同一平面上にある最少4点の
特徴点が画像に映った画像特徴点から各特徴点の奥行き
値のz座標の値を計算により求めることが可能であり、
この一例として参考文献“A new technique for fully
autonomous 3Drobotics hand/eye caribration ”, R.
T.Tsai and R.K.Lenz, IEEE Transactions of Robotics
and Automation, Vol. 5, No. 3, pp.345-358. の方法
がある。
When calculating G j (j = 0, ..., N),
The value of the z coordinate, which is the depth value of the feature point in the camera center coordinate system, is required. Since the target trajectory of the camera in the three-dimensional space for the target object is given in advance,
It can be determined based on the geometric model of the target object and the target trajectory that the camera moves. Further, it is possible to calculate the z-coordinate value of the depth value of each feature point from the image feature points in which the minimum of 6 feature points set in the target object or the minimum of 4 feature points on the same plane are reflected in the image. Yes,
An example of this is the reference “A new technique for fully
autonomous 3Drobotics hand / eye caribration ”, R.
T. Tsai and RKLenz, IEEE Transactions of Robotics
and Automation, Vol. 5, No. 3, pp.345-358.

【0156】次に、制御処理について説明する。Next, the control processing will be described.

【0157】まず、教示処理で求めたFirst, it is obtained by the teaching process.

【0158】[0158]

【外76】 を読み込み記憶しておく(ステップ106)。[Outside 76] Is read and stored (step 106).

【0159】次に、j=0すなわち時刻を0とする(ス
テップ107)。
Next, j = 0, that is, the time is set to 0 (step 107).

【0160】次に、時刻j・ΔTでのカメラから画像を
求め、その画像から画像処理等によって画像特徴点を抽
出する(ステップ108)。そしてその画像特徴点の座
標値から制御時画像特徴ベクトル
Next, an image is obtained from the camera at time j · ΔT, and image feature points are extracted from the image by image processing or the like (step 108). Then, from the coordinate value of the image feature point, the image feature vector during control

【0161】[0161]

【外77】 を求める。ただし、[Outside 77] Ask for. However,

【0162】[0162]

【外78】 は取得できた制御時画像特徴ベクトルの個数である。[Outside 78] Is the number of acquired control-time image feature vectors.

【0163】次に、制御時画像特徴ベクトルNext, the control-time image feature vector

【0164】[0164]

【外79】 がどの参照画像特徴ベクトル[Outside 79] Which reference image feature vector

【0165】[0165]

【外80】 と対応しているかを求める(ステップ109)。[Outside 80] (Step 109).

【0166】この対応を求める方法としては、参照画像
特徴ベクトル
As a method of obtaining this correspondence, the reference image feature vector

【0167】[0167]

【外81】 に対応する画像特徴点Pi の周囲の画像を教示処理時に
参照画像として記憶しておき、制御時にはカメラ画像か
らその参照画像と一致する領域をマッチングにより発見
し、対応を求めるという手法がある。
[Outside 81] There is a method in which an image around the image feature point P i corresponding to is stored as a reference image at the time of the teaching process, and at the time of control, a region matching the reference image is found by matching from the camera image and the correspondence is obtained.

【0168】次に、ステップ109で求めた対応にした
がって、式(20),(21)を用いて
Next, according to the correspondence obtained in step 109, using equations (20) and (21)

【0169】[0169]

【外82】 を求める(ステップ110)。[Outer 82] Is calculated (step 110).

【0170】次に、制御時画像特徴群ベクトルNext, the control-time image feature group vector

【0171】[0171]

【外83】 を式(24)に代入し、カメラの運動制御ベクトル[Outside 83] Substituting into equation (24), the camera motion control vector

【0172】[0172]

【外84】 を求め、その運動制御ベクトル[Outside 84] The motion control vector

【0173】[0173]

【外85】 にしたがってカメラを制御する(ステップ111)。[Outside 85] The camera is controlled according to (step 111).

【0174】次に、時刻をΔT進め(ステップ11
2)、時刻が終了時刻Tに達したかどうか判定し(ステ
ップ113)、もし時刻が終了時刻Tに達すれば終了、
そうでなければステップ108に戻る。
Next, the time is advanced by ΔT (step 11
2), it is determined whether or not the time reaches the end time T (step 113), and if the time reaches the end time T, the end,
Otherwise, return to step 108.

【0175】[0175]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、可動物
体が運動する軌道を、可動物体がその軌道に沿って運動
したときに撮像装置が撮影する画像から求めた時系列の
画像特徴群ベクトルで表現し、制御時に撮像装置が撮影
する画像から求めた画像特徴群によって可動物体の運動
を制御する方法において、制御時に画像から画像特徴を
求めるときに一部の画像特徴を求めることができなかっ
た場合においても、求めることができた残りの画像特徴
のみを用いて可能物体の運動を制御することが可能にな
る。
As described above, according to the present invention, a trajectory of a movable object is obtained in a time-series image feature group obtained from an image captured by an imaging device when the movable object moves along the trajectory. In the method of controlling the motion of the movable object by the image feature group obtained from the image captured by the imaging device at the time of control, it is possible to obtain some image features when obtaining the image feature from the image at the time of control. Even if there is not, it is possible to control the motion of the possible object using only the remaining image features that can be obtained.

【0176】これにより、撮像装置によって撮影された
画像内に含まれるノイズによって一部の画像特徴が求め
られなかった場合でも、また制御中の別の物体によって
対象物体が隠され一部の画像特徴が見えなくなってしま
った場合でも、また撮像装置の撮影する方向によって一
部の画像特徴が対象物体の裏側になってしまい見えなく
なってしまった場合でも、可動物体の運動の制御を継続
することが可能になる。
As a result, even when some image features are not obtained due to noise contained in the image captured by the image pickup apparatus, the target object is hidden by another object under control and some image features are hidden. Even if the image disappears, or even if some of the image features disappear on the back side of the target object depending on the shooting direction of the imaging device, the motion control of the movable object can be continued. It will be possible.

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

【図1】本発明の一実施例の、画像による可動物体の運
動の制御方法を示すフローチャートで、図1(1)は教
示処理、図1(2)は制御処理を示す。
FIG. 1 is a flowchart showing a method of controlling motion of a movable object by an image according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (1) shows a teaching process, and FIG. 1 (2) shows a control process.

【図2】カメラモデルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a camera model.

【図3】参照画像特徴(図3(1))と制御画像特徴
(図3(2))との対応の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of correspondence between a reference image feature (FIG. 3 (1)) and a control image feature (FIG. 3 (2)).

【図4】従来の方法を示すフローチャートで、図4
(1)は教示処理、図4(2)は制御処理を示す。
FIG. 4 is a flowchart showing a conventional method.
(1) shows a teaching process, and FIG. 4 (2) shows a control process.

【図5】画像特徴点が正常に抽出できた場合(図5
(1))と画像特徴点の抽出に失敗した場合(図5
(2)、(3)、(4))を示す図である。
FIG. 5 shows a case where image feature points are normally extracted (FIG. 5).
(1)) and when extraction of image feature points fails (FIG. 5).
It is a figure which shows (2), (3), (4).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101〜113、211〜222 ステップ 101-113, 211-222 steps

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/18 G06F 15/70 455Z Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H04N 7/18 G06F 15/70 455Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可動物体に取り付けられた撮像装置から
得られる対象物体の画像情報と、あらかじめ与えられた
前記対象物体に対する前記可動物体の位置および姿勢の
目標軌道を基に決定される参照画像とを比較して、前記
可動物体を前記目標軌道に沿って運動させる、画像によ
る可動物体の運動制御方法であって、 あらかじめ前記対象物体に対して設定された前記目標軌
道に沿って前記可動物体を運動させ、そのときに前記撮
像装置が撮影する時系列の画像から参照画像特徴群、パ
ラメタ行列を求める第1の処理と、 運動制御中に前記撮像装置によって撮影された画像から
制御時画像特徴群を抽出する第2の処理と、 第1の処理で求められた前記参照画像特徴群と第2の処
理で抽出された前記制御時画像特徴群との対応を求める
第3の処理と、 第3の処理で求められた前記対応を基に対応行列を求
め、該対応行列と第1の処理で求められた前記参照画像
特徴群と前記パラメタ行列と第2の処理で求められた前
記制御時画像特徴群を基に制御時フィードバック行列を
求める第4の処理と、 第1の処理で求められた前記参照画像特徴群と第2の処
理で求められた前記制御時画像特徴群と第4の処理で求
められた前記制御時フィードバック行列を制御則に代入
することにより運動制御ベクトルを求め、前記可動物体
の運動を制御する第5の処理を有する、画像による可動
物体の運動の制御方法。
1. Image information of a target object obtained from an image pickup device attached to a movable object, and a reference image determined based on a target trajectory of the position and orientation of the movable object with respect to the target object given in advance. Is a motion control method of a movable object by an image, in which the movable object is moved along the target trajectory, wherein the movable object is moved along the target trajectory previously set for the target object. A first process of deriving a reference image feature group and a parameter matrix from a time-series image captured by the image capturing device at that time, and a control-time image feature group from an image captured by the image capturing device during motion control. And a third process for determining the correspondence between the reference image feature group obtained in the first process and the control-time image feature group extracted in the second process. And a correspondence matrix is obtained based on the correspondence obtained in the third processing, and the correspondence matrix, the reference image feature group obtained in the first processing, the parameter matrix, and the second processing are obtained. Fourth processing for obtaining a control-time feedback matrix based on the control-time image feature group, the reference image feature group obtained in the first process, and the control-time image feature group obtained in the second process Controlling the motion of a movable object by an image, which has a fifth process of calculating a motion control vector by substituting the control-time feedback matrix obtained in the fourth process into a control law, and controlling the motion of the movable object. Method.
【請求項2】 前記第1の処理が、前記対象物体の形状
情報、前記撮像装置の各種パラメタおよび前記対象物体
と前記撮像装置の配置情報に基づき、目標軌道を前記可
動物体が運動したときに前記撮像装置が撮影する時系列
の画像を計算により推定して求め、その時系列の画像か
ら前記参照画像特徴群を求めるものである請求項1記載
の画像による可動物体の運動を制御方法。
2. The first process, when the movable object moves along a target trajectory based on the shape information of the target object, various parameters of the imaging device, and arrangement information of the target object and the imaging device. 2. The method for controlling the motion of a movable object by an image according to claim 1, wherein the time-series image captured by the imaging device is obtained by calculation, and the reference image feature group is obtained from the time-series image.
【請求項3】 前記第1の処理が、前記可動物体を実際
に目標軌道に沿って運動させ、前記撮像装置が撮影する
実際の時系列の画像から前記参照画像特徴群を求めるも
のである請求項1記載の画像による可動物体の運動の制
御方法。
3. The first processing is to actually move the movable object along a target trajectory, and obtain the reference image feature group from an actual time-series image captured by the imaging device. Item 2. A method for controlling the movement of a movable object by the image according to item 1.
【請求項4】 前記第1の処理が、前記可動物体に取り
付けられた前記撮像装置からの画像から求められる画像
特徴群と前記運動制御ベクトルとの関係式および前記参
照画像特徴群と前記制御時画像特徴群との一致度を表現
する評価関数を基に、前記パラメタ行列を求める請求項
1から3のいずれか1項記載の画像による可動物体の運
動の制御方法。
4. A relational expression between an image feature group obtained from an image from the image pickup device attached to the movable object and the motion control vector, the reference image feature group, and the control time. 4. The method of controlling the motion of a movable object by an image according to claim 1, wherein the parameter matrix is obtained based on an evaluation function expressing the degree of coincidence with the image feature group.
【請求項5】 前記第1から第5の処理が、前記参照画
像特徴群および前記制御時参照画像特徴群として前記対
象物体上の複数の特徴点が画像上にて投影された画像特
徴点の座標値を用いる請求項1から4のいずれか1項記
載の画像による可動物体の運動の制御方法。
5. The first to fifth processes are performed for image feature points obtained by projecting a plurality of feature points on the target object on the image as the reference image feature group and the control-time reference image feature group. The method for controlling the motion of a movable object by an image according to claim 1, wherein coordinate values are used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010160671A (en) * 2009-01-08 2010-07-22 Yaskawa Electric Corp Mobile robot control device, mobile robot, and mobile robot system
CN104679002A (en) * 2015-01-28 2015-06-03 北京航空航天大学 Mobile robot system polluted by noises and coordination and control method of mobile robot system

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