JPH10255044A - 物体位置計測装置 - Google Patents
物体位置計測装置Info
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- JPH10255044A JPH10255044A JP9051697A JP5169797A JPH10255044A JP H10255044 A JPH10255044 A JP H10255044A JP 9051697 A JP9051697 A JP 9051697A JP 5169797 A JP5169797 A JP 5169797A JP H10255044 A JPH10255044 A JP H10255044A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １台の撮像装置を用いて、対象物体の３
次元位置を確実、かつ、迅速に取得することにある。 【解決手段】 水槽１内で飼育中の魚２の位置を計測す
る物体位置計測装置において、水槽の背面自身または背
面側に配置された鏡体３と、水槽の前面側斜め側方に設
置され、前記水槽を通して見える魚の実像と鏡体で反射
されてくる魚の虚像とを撮像する撮像装置４と、撮像装
置で撮像された画像データを画像データメモリに記憶す
る画像データ記憶手段２１と、この画像データメモリ上
の実像および虚像の画素位置相互の距離関係を求める距
離算出手段２２と、この距離算出手段の画素位置相互の
距離関係データを用いて透明容器内の対象物体の３次元
位置を算出する位置算出手段２３とを設けた物体位置計
測装置である。
次元位置を確実、かつ、迅速に取得することにある。 【解決手段】 水槽１内で飼育中の魚２の位置を計測す
る物体位置計測装置において、水槽の背面自身または背
面側に配置された鏡体３と、水槽の前面側斜め側方に設
置され、前記水槽を通して見える魚の実像と鏡体で反射
されてくる魚の虚像とを撮像する撮像装置４と、撮像装
置で撮像された画像データを画像データメモリに記憶す
る画像データ記憶手段２１と、この画像データメモリ上
の実像および虚像の画素位置相互の距離関係を求める距
離算出手段２２と、この距離算出手段の画素位置相互の
距離関係データを用いて透明容器内の対象物体の３次元
位置を算出する位置算出手段２３とを設けた物体位置計
測装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水槽の中で
飼育される魚などの物体の位置を計測する物体位置計測
装置に関する。
飼育される魚などの物体の位置を計測する物体位置計測
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水槽の中の魚の位置を計測する場
合、図８に示すように水槽５１の前面側と上面側とにそ
れぞれＣＣＤカメラ５２，５３を設置し、一定の周期ご
とに移動する魚５４の画像を撮像し、これら２台のＣＣ
Ｄカメラ５２，５３の出力である撮像位置から魚の３次
元的な位置Ｘ，Ｙ，Ｚを計測する。５５はＡ−Ｄ変換
器、５６は位置計測処理部、５７は表示装置である。
合、図８に示すように水槽５１の前面側と上面側とにそ
れぞれＣＣＤカメラ５２，５３を設置し、一定の周期ご
とに移動する魚５４の画像を撮像し、これら２台のＣＣ
Ｄカメラ５２，５３の出力である撮像位置から魚の３次
元的な位置Ｘ，Ｙ，Ｚを計測する。５５はＡ−Ｄ変換
器、５６は位置計測処理部、５７は表示装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
物体位置計測装置は、２台のＣＣＤカメラ５２，５３を
設置することから装置全体が大掛かりで高価となり、ま
た魚に光を当てながら２箇所の位置から撮影するので、
光の照射の際、何れかのＣＣＤカメラに悪影響を与えな
いような照明およびカメラの配置が必要である。つま
り、ＣＣＤカメラやライトの配置が難しい。
物体位置計測装置は、２台のＣＣＤカメラ５２，５３を
設置することから装置全体が大掛かりで高価となり、ま
た魚に光を当てながら２箇所の位置から撮影するので、
光の照射の際、何れかのＣＣＤカメラに悪影響を与えな
いような照明およびカメラの配置が必要である。つま
り、ＣＣＤカメラやライトの配置が難しい。
【０００４】さらに、両方のＣＣＤカメラ５２，５３の
出力画像を組み合わせつつ位置の算出処理を行うので、
画像処理速度の低下は否めず、また特定の物体であるか
否かを判定するためにパターンマッチング処理を行う必
要があり、画像処理上，多くの問題を抱えている。
出力画像を組み合わせつつ位置の算出処理を行うので、
画像処理速度の低下は否めず、また特定の物体であるか
否かを判定するためにパターンマッチング処理を行う必
要があり、画像処理上，多くの問題を抱えている。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、１台の撮像装置を用いて、高速、かつ、確実に対象
物体の位置を計測する物体位置計測装置を提供すること
にある。
で、１台の撮像装置を用いて、高速、かつ、確実に対象
物体の位置を計測する物体位置計測装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、透明容器内で飼育中の対象物体の位置を計測する物
体位置計測装置において、透明容器の前面側斜め方向か
ら当該透明容器内の対象物体の実像と当該対象物体の何
らかの虚像とを取り込んで撮像する一台の撮像装置と、
この撮像された実像と虚像の画素位置相互の関係から対
象物体の３次元位置を求める位置計測処理手段とを設け
た物体位置計測装置である。
は、透明容器内で飼育中の対象物体の位置を計測する物
体位置計測装置において、透明容器の前面側斜め方向か
ら当該透明容器内の対象物体の実像と当該対象物体の何
らかの虚像とを取り込んで撮像する一台の撮像装置と、
この撮像された実像と虚像の画素位置相互の関係から対
象物体の３次元位置を求める位置計測処理手段とを設け
た物体位置計測装置である。
【０００７】この請求項１に対応する発明は、一台の撮
像装置を用いて透明容器の前面側斜め方向から当該透明
容器内の対象物体を撮像するが、このとき対象物体の実
像と鏡体または水面等から反射する対象物体の虚像とを
撮像し、所定の画素エリアをもつメモリに記憶する。そ
して、メモリ上の透明容器を含む対象物体の実像、虚像
の画素位置相互の関係から所定の演算式を用いて対象物
体の３次元位置を算出するので、一台の撮像装置を用い
て、対象物体の３次元位置を求めることができる。
像装置を用いて透明容器の前面側斜め方向から当該透明
容器内の対象物体を撮像するが、このとき対象物体の実
像と鏡体または水面等から反射する対象物体の虚像とを
撮像し、所定の画素エリアをもつメモリに記憶する。そ
して、メモリ上の透明容器を含む対象物体の実像、虚像
の画素位置相互の関係から所定の演算式を用いて対象物
体の３次元位置を算出するので、一台の撮像装置を用い
て、対象物体の３次元位置を求めることができる。
【０００８】請求項２に対応する発明は、透明容器内で
飼育中の対象物体の位置を計測する物体位置計測装置に
おいて、前記透明容器の背面自身または背面側に配置さ
れた鏡体と、前記透明容器の前面側斜め側方に設置さ
れ、前記透明容器を通して見える対象物体の実像と前記
鏡体で反射されてくる対象物体の虚像とを含む透明容器
の画像を撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像され
た画像データをメモリに記憶するとともに、このメモリ
上の実像および虚像の画素位置相互の関係から透明容器
内の対象物体の３次元位置を算出する位置計測処理手段
とを設けた物体位置計測装置である。
飼育中の対象物体の位置を計測する物体位置計測装置に
おいて、前記透明容器の背面自身または背面側に配置さ
れた鏡体と、前記透明容器の前面側斜め側方に設置さ
れ、前記透明容器を通して見える対象物体の実像と前記
鏡体で反射されてくる対象物体の虚像とを含む透明容器
の画像を撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像され
た画像データをメモリに記憶するとともに、このメモリ
上の実像および虚像の画素位置相互の関係から透明容器
内の対象物体の３次元位置を算出する位置計測処理手段
とを設けた物体位置計測装置である。
【０００９】この請求項２に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、対象物体を飼育する透明
容器の背面自身または背面側に鏡体を配置する一方、透
明容器の前面側斜め前方に撮像装置を設置し、この撮像
装置によって対象物体の実像と鏡体で反射されてくる対
象物体の虚像とを含む透明容器の画像を撮像し、この撮
像された画像データを所定の画素領域をもつメモリに記
憶する。しかる後、位置計測処理手段では、メモリ上の
対象物体の実像および虚像の画素位置から、透明容器の
一側面から実像までの距離、実像と虚像との距離、透明
容器の底面側から実像までの距離（高さＹ）等を求め、
そのうち前２者の距離を用いて所定の演算式により透明
容器内のＸ方向およびＺ方向の対象物体の位置を求める
ことにより、一台の撮像装置を用いて、対象物体の３次
元位置Ｘ，Ｙ，Ｚを計測できる。
うな手段を講じたことにより、対象物体を飼育する透明
容器の背面自身または背面側に鏡体を配置する一方、透
明容器の前面側斜め前方に撮像装置を設置し、この撮像
装置によって対象物体の実像と鏡体で反射されてくる対
象物体の虚像とを含む透明容器の画像を撮像し、この撮
像された画像データを所定の画素領域をもつメモリに記
憶する。しかる後、位置計測処理手段では、メモリ上の
対象物体の実像および虚像の画素位置から、透明容器の
一側面から実像までの距離、実像と虚像との距離、透明
容器の底面側から実像までの距離（高さＹ）等を求め、
そのうち前２者の距離を用いて所定の演算式により透明
容器内のＸ方向およびＺ方向の対象物体の位置を求める
ことにより、一台の撮像装置を用いて、対象物体の３次
元位置Ｘ，Ｙ，Ｚを計測できる。
【００１０】次に、請求項３に対応する発明は、透明容
器内で飼育中の対象物体の位置を計測する物体位置計測
装置において、前記透明容器の前面側斜め上方に設置さ
れ、前記透明容器の上面側および前面側から見える２つ
の対象物体の像を含む透明容器の画像を撮像する撮像装
置と、この撮像装置で撮像された画像データをメモリに
記憶するとともに、このメモリ上の２つの対象物体像の
画素位置相互の関係から透明容器内の対象物体の３次元
位置を算出する位置計測処理手段とを設けた物体位置計
測装置である。
器内で飼育中の対象物体の位置を計測する物体位置計測
装置において、前記透明容器の前面側斜め上方に設置さ
れ、前記透明容器の上面側および前面側から見える２つ
の対象物体の像を含む透明容器の画像を撮像する撮像装
置と、この撮像装置で撮像された画像データをメモリに
記憶するとともに、このメモリ上の２つの対象物体像の
画素位置相互の関係から透明容器内の対象物体の３次元
位置を算出する位置計測処理手段とを設けた物体位置計
測装置である。
【００１１】この請求項３に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、撮像装置を透明容器の前
面側斜め上方に設置し、透明容器の上面側および前面側
から見える２つの対象物体の像を含む透明容器の画像を
撮像し、この撮像された画像データを所定の画素領域を
もつメモリに記憶する。そして、位置計測処理手段で
は、メモリ上に記憶される２つの対象物体の像の画素位
置から得られる距離データから所定の演算式を用いて透
明容器内の対象物体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を算出する
ので、鏡体を用いずに１台の撮像装置を用いて対象物体
の３次元位置を高速に計測できる。
うな手段を講じたことにより、撮像装置を透明容器の前
面側斜め上方に設置し、透明容器の上面側および前面側
から見える２つの対象物体の像を含む透明容器の画像を
撮像し、この撮像された画像データを所定の画素領域を
もつメモリに記憶する。そして、位置計測処理手段で
は、メモリ上に記憶される２つの対象物体の像の画素位
置から得られる距離データから所定の演算式を用いて透
明容器内の対象物体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を算出する
ので、鏡体を用いずに１台の撮像装置を用いて対象物体
の３次元位置を高速に計測できる。
【００１２】請求項４に対応する発明は、水槽内で飼育
中の対象物体の位置を計測する物体位置計測装置におい
て、前記水槽の前面側斜め下方に設置され、前記水槽の
前面側から見える対象物体の実像と水槽内の水面から反
射されてくる対象物体の虚像とを含む水槽の画像を撮像
する撮像装置と、この撮像装置で撮像された画像データ
を平滑化処理するフィルタと、このフィルタによる平滑
化処理後の画像データをメモリに記憶するとともに、こ
のメモリ上に記憶される実像および虚像の画素位置相互
の関係から対象物体の３次元位置を算出する位置計測処
理手段とを設けた物体位置計測装置である。
中の対象物体の位置を計測する物体位置計測装置におい
て、前記水槽の前面側斜め下方に設置され、前記水槽の
前面側から見える対象物体の実像と水槽内の水面から反
射されてくる対象物体の虚像とを含む水槽の画像を撮像
する撮像装置と、この撮像装置で撮像された画像データ
を平滑化処理するフィルタと、このフィルタによる平滑
化処理後の画像データをメモリに記憶するとともに、こ
のメモリ上に記憶される実像および虚像の画素位置相互
の関係から対象物体の３次元位置を算出する位置計測処
理手段とを設けた物体位置計測装置である。
【００１３】この請求項４に対応する発明は、以上のよ
うな手段を講じたことにより、透明容器の前面側斜め下
方に撮像装置を設置し、水槽内の対象物体の実像および
水槽内の水面から反射されてくる対象物体の虚像を撮像
した後、フィルタを通して水面の揺れによる反射虚像の
影響を除去し、所定の領域をもつメモリに記憶する。そ
して、位置計測処理手段では、メモリ上に記憶される２
つの対象物体の実像および虚像の画素位置から得られる
距離データから所定の演算式を用いて透明容器内の対象
物体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を算出するので、鏡体を用
いずに１台の撮像装置を用いて対象物体の３次元位置を
高速に計測できる。
うな手段を講じたことにより、透明容器の前面側斜め下
方に撮像装置を設置し、水槽内の対象物体の実像および
水槽内の水面から反射されてくる対象物体の虚像を撮像
した後、フィルタを通して水面の揺れによる反射虚像の
影響を除去し、所定の領域をもつメモリに記憶する。そ
して、位置計測処理手段では、メモリ上に記憶される２
つの対象物体の実像および虚像の画素位置から得られる
距離データから所定の演算式を用いて透明容器内の対象
物体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を算出するので、鏡体を用
いずに１台の撮像装置を用いて対象物体の３次元位置を
高速に計測できる。
【００１４】
（第１の実施の形態）図１は請求項１および請求項２の
発明に係わる物体位置計測装置の一実施形態を示す構成
図である。
発明に係わる物体位置計測装置の一実施形態を示す構成
図である。
【００１５】同図において１は少なくとも上面を除く各
面をガラスその他の透明部材で覆ってなる水槽であっ
て、この水槽内には対象物体２である魚が飼育され、ま
た水槽１の背面側には前面方向に対象物体２の虚像を反
射させるような鏡体３が取り付けられている。水槽１の
背面側には、ガラス等の透明部材に代えて直接鏡体３を
取り付けた構成でもよい。
面をガラスその他の透明部材で覆ってなる水槽であっ
て、この水槽内には対象物体２である魚が飼育され、ま
た水槽１の背面側には前面方向に対象物体２の虚像を反
射させるような鏡体３が取り付けられている。水槽１の
背面側には、ガラス等の透明部材に代えて直接鏡体３を
取り付けた構成でもよい。
【００１６】なお、対象物体２としては、魚以外の例え
ば水棲小動物、陸上小動物或いは鳥類であってもよい。
陸上小動物や鳥類の場合には、水槽ではなく、ガラスケ
ースや透明なプラスチックケースが用いられる。
ば水棲小動物、陸上小動物或いは鳥類であってもよい。
陸上小動物や鳥類の場合には、水槽ではなく、ガラスケ
ースや透明なプラスチックケースが用いられる。
【００１７】４は水槽１の左右何れかの方向から水槽１
および鏡体３を臨むように設置されているＣＣＤカメ
ラ、ＣＩＤカメラその他の撮像装置である。つまり、こ
の撮像装置４は、水槽１の前面から適宜な距離だけ側方
にずらした場所に設置され、水槽１内から直接見える対
象物体２の実像と鏡体３で反射されてくる対象物体２の
虚像とを同時に撮像する。
および鏡体３を臨むように設置されているＣＣＤカメ
ラ、ＣＩＤカメラその他の撮像装置である。つまり、こ
の撮像装置４は、水槽１の前面から適宜な距離だけ側方
にずらした場所に設置され、水槽１内から直接見える対
象物体２の実像と鏡体３で反射されてくる対象物体２の
虚像とを同時に撮像する。
【００１８】この撮像装置４の出力側には画像データ処
理系が接続されている。この画像データ処理系として
は、撮像装置４から所定の順序の走査によって出力され
るアナログ信号を所定のしきい値レベルで二値化してデ
ィジタル的な画像データに変換するＡーＤ変換手段１１
と、例えば少なくとも撮像装置４を構成する素子数と等
しい数の画素を有する画像データメモリ１２と、位置計
算処理上必要な固定値データなどが設定されているパラ
メータ設定メモリ１３と、このＡーＤ変換手段１１で変
換された二値化画像データなどを用いて対象物体１の位
置を求める位置計測処理部１４と、表示装置１５とによ
って構成されている。
理系が接続されている。この画像データ処理系として
は、撮像装置４から所定の順序の走査によって出力され
るアナログ信号を所定のしきい値レベルで二値化してデ
ィジタル的な画像データに変換するＡーＤ変換手段１１
と、例えば少なくとも撮像装置４を構成する素子数と等
しい数の画素を有する画像データメモリ１２と、位置計
算処理上必要な固定値データなどが設定されているパラ
メータ設定メモリ１３と、このＡーＤ変換手段１１で変
換された二値化画像データなどを用いて対象物体１の位
置を求める位置計測処理部１４と、表示装置１５とによ
って構成されている。
【００１９】この位置計測処理部１４は、前記ＡーＤ変
換手段１１で変換される二値化画像データを所定の順序
で順次画像データメモリ１５に記憶する画像データ記憶
手段２１と、この画像データ記憶手段２１に記憶される
実像データ、虚像データおよび水槽画像データ等から水
槽と実像との距離関係を求める距離算出手段２２と、こ
の距離算出手段２２によって求めた距離関係データとパ
ラメータ設定メモリ１３に設定されるパラメータとを用
いて、所定の演算式を用いて対象物体２の３次元位置を
算出する位置算出手段２３とが設けられている。
換手段１１で変換される二値化画像データを所定の順序
で順次画像データメモリ１５に記憶する画像データ記憶
手段２１と、この画像データ記憶手段２１に記憶される
実像データ、虚像データおよび水槽画像データ等から水
槽と実像との距離関係を求める距離算出手段２２と、こ
の距離算出手段２２によって求めた距離関係データとパ
ラメータ設定メモリ１３に設定されるパラメータとを用
いて、所定の演算式を用いて対象物体２の３次元位置を
算出する位置算出手段２３とが設けられている。
【００２０】次に、以上のように構成された装置の動作
について図２および図３を参照して説明する。今、水槽
１内の対象物体２、鏡体３および撮像装置４等は、図２
に示すような位置関係になっている。ここで、Ｌは撮像
装置４から鏡体３までの垂直距離であって、パラメータ
設定メモリ１３に設定されている。また、水槽１の背面
側ラインと撮像装置４の設置ラインとが直交する交点イ
から水槽１までの距離Ｓ、撮像装置４の配置角度θその
他計算処理上必要なデータがパラメータ設定メモリ１３
に設定されている。
について図２および図３を参照して説明する。今、水槽
１内の対象物体２、鏡体３および撮像装置４等は、図２
に示すような位置関係になっている。ここで、Ｌは撮像
装置４から鏡体３までの垂直距離であって、パラメータ
設定メモリ１３に設定されている。また、水槽１の背面
側ラインと撮像装置４の設置ラインとが直交する交点イ
から水槽１までの距離Ｓ、撮像装置４の配置角度θその
他計算処理上必要なデータがパラメータ設定メモリ１３
に設定されている。
【００２１】以上のような状態において撮像装置４が対
象物体２を撮像すると、水槽１内の対象物体２の実像お
よび鏡体３からの虚像を同時に撮像する。この撮像装置
４の撮像画像をＡーＤ変換手段１１でディジタル画像デ
ータに変換し、画像データ記憶手段２１を用いて画像デ
ータメモリ１２に記憶すると、例えば図３に示すような
位置関係をもって対象物体２の実像および虚像の画像デ
ータが記憶される。
象物体２を撮像すると、水槽１内の対象物体２の実像お
よび鏡体３からの虚像を同時に撮像する。この撮像装置
４の撮像画像をＡーＤ変換手段１１でディジタル画像デ
ータに変換し、画像データ記憶手段２１を用いて画像デ
ータメモリ１２に記憶すると、例えば図３に示すような
位置関係をもって対象物体２の実像および虚像の画像デ
ータが記憶される。
【００２２】そこで、距離算出手段２２は、画像データ
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、水槽一方端部から実像ま
での距離Ｉｘ、実像と虚像との距離△Ｉｘ、水槽下端面
から実像までの距離（高さ）ｙ等を容易に算出できる。
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、水槽一方端部から実像ま
での距離Ｉｘ、実像と虚像との距離△Ｉｘ、水槽下端面
から実像までの距離（高さ）ｙ等を容易に算出できる。
【００２３】ここで、距離Ｉｘ、△Ｉｘ等を求めた後、
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離Ｉｘ、△Ｉｘと撮像装置４の視野角度θ、
θ′とが一定の関係にあるので、次のような関係が成立
する。
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離Ｉｘ、△Ｉｘと撮像装置４の視野角度θ、
θ′とが一定の関係にあるので、次のような関係が成立
する。
【００２４】 θ＝ｆ（Ｉｘ−△Ｉｘ）＝ｆ（Ｉｘ） ……（１） 但し、△ＩｘがＩｘに比べて非常に小さいものとする。 θ′＝ｆ（△Ｉｘ） ……（２） そこで、以上のような（１）式および（２）式を前提と
し、次のような演算式を用いて水槽１の背面側から対象
物体２までの距離Ｄおよび距離Ｘを求める。
し、次のような演算式を用いて水槽１の背面側から対象
物体２までの距離Ｄおよび距離Ｘを求める。
【００２５】 Ｄ＝［｛ｔａｎ（θ＋θ′）−ｔａｎθ｝／｛ｔａｎ（θ＋θ′） −ｔａｎθ｝］ ……（３） Ｘ＝Ｌ・ｔａｎθ＋Ｄ・ｔａｎθ ……（４） よって、前述したｙ、Ｄ、Ｘから、水槽内の対象物体２
の実際の３次元位置を求めることができる。
の実際の３次元位置を求めることができる。
【００２６】従って、以上のような実施の形態の構成に
よれば、水槽１の前面斜め側方から水槽１を臨むように
撮像装置４を設置し、かつ、水槽１の背面側に鏡体３を
設置し、撮像装置４によって対象物体２の実像と虚像と
のずれから、所定の演算式を用いて対象物体２の実際の
位置を算出するので、１台の撮像装置４を用いて、対象
物体２の３次元位置を算出でき、従来のように２台のＣ
ＣＤカメラの設置による装置全体の大掛かりな点やカメ
ラ設置の困難、さらには照明配置の困難等の問題を容易
に解消できる。
よれば、水槽１の前面斜め側方から水槽１を臨むように
撮像装置４を設置し、かつ、水槽１の背面側に鏡体３を
設置し、撮像装置４によって対象物体２の実像と虚像と
のずれから、所定の演算式を用いて対象物体２の実際の
位置を算出するので、１台の撮像装置４を用いて、対象
物体２の３次元位置を算出でき、従来のように２台のＣ
ＣＤカメラの設置による装置全体の大掛かりな点やカメ
ラ設置の困難、さらには照明配置の困難等の問題を容易
に解消できる。
【００２７】さらに、２台のＣＣＤカメラの画像データ
を処理する場合、画像どうしのマッチングや画像取得タ
イミング等の問題があるが、そのような処理も不要とな
り、かかる問題もおのずと解決でき、ひいては対象物体
２の３次元位置が高速度に算出できる。 （第２の実施の形態）図４は請求項１および請求項３の
発明に係わる物体位置計測装置の一実施の形態を説明す
る図である。
を処理する場合、画像どうしのマッチングや画像取得タ
イミング等の問題があるが、そのような処理も不要とな
り、かかる問題もおのずと解決でき、ひいては対象物体
２の３次元位置が高速度に算出できる。 （第２の実施の形態）図４は請求項１および請求項３の
発明に係わる物体位置計測装置の一実施の形態を説明す
る図である。
【００２８】この物体位置計測装置は、水槽１の背面側
に鏡体３を配置することなく、対象物体２の位置を計測
することにある。具体的には、図４に示すように、水槽
１の前面斜め上方に撮像装置４を設置し、水槽１の水面
および水槽前面から屈折によって得られる対象物体２の
画像データを撮像し、対象物体２の３次元位置を算出す
る。
に鏡体３を配置することなく、対象物体２の位置を計測
することにある。具体的には、図４に示すように、水槽
１の前面斜め上方に撮像装置４を設置し、水槽１の水面
および水槽前面から屈折によって得られる対象物体２の
画像データを撮像し、対象物体２の３次元位置を算出す
る。
【００２９】図１の構成を参照しながら説明する。今、
撮像装置４から水槽１前面および背面までの距離Ｌ0 、
Ｌおよび撮像装置４から水面までの距離ｙ0 が既知であ
るので、これらの距離は予めパラメータ設定メモリ１３
に設定する。
撮像装置４から水槽１前面および背面までの距離Ｌ0 、
Ｌおよび撮像装置４から水面までの距離ｙ0 が既知であ
るので、これらの距離は予めパラメータ設定メモリ１３
に設定する。
【００３０】以上のような状態において撮像装置４が水
槽１内の対象物体２を撮像するが、このとき撮像装置４
としては、実際の位置Ｐ点の対象物体１が水面の屈折作
用によって水槽１内の水面Ａ点および水槽１の前面の水
面Ｂ点に現われる対象物体２の画像データを撮像するこ
とになる。そこで、この撮像装置４の撮像画像をＡーＤ
変換手段１１でディジタル画像データに変換し、画像デ
ータ記憶手段２１を用いて画像データメモリ１２に記憶
すると、Ａ点およびＢ点に現われる対象物体２の画像
は、例えば図５に示すような位置関係で記憶される。ロ
は水槽の水面を示す。
槽１内の対象物体２を撮像するが、このとき撮像装置４
としては、実際の位置Ｐ点の対象物体１が水面の屈折作
用によって水槽１内の水面Ａ点および水槽１の前面の水
面Ｂ点に現われる対象物体２の画像データを撮像するこ
とになる。そこで、この撮像装置４の撮像画像をＡーＤ
変換手段１１でディジタル画像データに変換し、画像デ
ータ記憶手段２１を用いて画像データメモリ１２に記憶
すると、Ａ点およびＢ点に現われる対象物体２の画像
は、例えば図５に示すような位置関係で記憶される。ロ
は水槽の水面を示す。
【００３１】そこで、距離算出手段２２は、画像データ
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、図５に示すようにＡ点に
現われる対象物体２の水槽上面からの距離ＩY 、Ａ点の
対象物体像とＢ点の対象物体像との距離△ＩY を求める
ことができる。
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、図５に示すようにＡ点に
現われる対象物体２の水槽上面からの距離ＩY 、Ａ点の
対象物体像とＢ点の対象物体像との距離△ＩY を求める
ことができる。
【００３２】ここで、距離ＩY 、△ＩY 等を求めた後、
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離ＩY 、△ＩY と撮像装置４の視野角度θ、
△θとが一定の関係にあるので、次のような式が成立す
る。
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離ＩY 、△ＩY と撮像装置４の視野角度θ、
△θとが一定の関係にあるので、次のような式が成立す
る。
【００３３】 θ＝ｆ（ＩY −△ＩY ）＝ｆ（ＩY ） ……（５） 但し、△ＩY がＩY に比べて非常に小さいものとする。 △θ＝ｆ（△ＩY ） ……（６） また、Ａ点およびＢ点は、パラメータ設定メモリ１３に
設定される既知のｙ0、Ｌ0 および画像データメモリ１
２上の画素位置から求めることができる。また、対象物
体２の水平方向の位置ｘもメモリ１２上の画素位置から
求まる。
設定される既知のｙ0、Ｌ0 および画像データメモリ１
２上の画素位置から求めることができる。また、対象物
体２の水平方向の位置ｘもメモリ１２上の画素位置から
求まる。
【００３４】ここで、Ａ点、Ｂ点での屈折率は一定であ
ることから、Ａ点およびＢ点の座標から実際に対象物体
２が存在するＰ点を算出できる。つまり、式で表わせ
ば、 Ｐ（ｙ，ｚ）＝ｙ0 ｛Ａ（ｙ，ｚ）、Ｂ（ｙ，ｚ）｝ ＝ｙ1 ｛θ，△θ）＝ｙ2 （ＩY ，△ＩY ） ……（７） となる。
ることから、Ａ点およびＢ点の座標から実際に対象物体
２が存在するＰ点を算出できる。つまり、式で表わせ
ば、 Ｐ（ｙ，ｚ）＝ｙ0 ｛Ａ（ｙ，ｚ）、Ｂ（ｙ，ｚ）｝ ＝ｙ1 ｛θ，△θ）＝ｙ2 （ＩY ，△ＩY ） ……（７） となる。
【００３５】従って、以上のような実施の形態の構成に
よれば、水槽１前面の斜め上方に撮像装置４を設置し、
撮像画像の実像と虚像の表示される位置から、対象物体
２の３次元位置を算出できる。
よれば、水槽１前面の斜め上方に撮像装置４を設置し、
撮像画像の実像と虚像の表示される位置から、対象物体
２の３次元位置を算出できる。
【００３６】ゆえに、この物体位置計測装置は、第１の
実施の形態と同様な効果を奏する他、水槽１背面側に鏡
体を配置する必要がないことから、さらに簡単な構成で
対象物体２の３次元位置を迅速、かつ、確実に計測でき
る。 （第３の実施の形態）図６は請求項１および請求項４の
発明に係わる物体位置計測装置の一実施形態を示す構成
図である。
実施の形態と同様な効果を奏する他、水槽１背面側に鏡
体を配置する必要がないことから、さらに簡単な構成で
対象物体２の３次元位置を迅速、かつ、確実に計測でき
る。 （第３の実施の形態）図６は請求項１および請求項４の
発明に係わる物体位置計測装置の一実施形態を示す構成
図である。
【００３７】この実施の形態は、水槽背面側に鏡体３を
配置することなく、対象物体２の実像および水槽の水面
から反射される虚像を利用し、対象物体２の３次元位置
を計測することにある。
配置することなく、対象物体２の実像および水槽の水面
から反射される虚像を利用し、対象物体２の３次元位置
を計測することにある。
【００３８】具体的には、図１と同様な構成であるが、
図１と特に異なるところは、水槽背面に鏡体３を配置し
ない代わりに、水槽の前方斜め下方に撮像装置４を設置
することにより、水槽前面から直接見える対象物体２の
実像と水槽１の水面から反射される虚像とを撮像する構
成であること、および撮像装置４で撮像されたアナログ
画像データのうち虚像は水面で反射する対象物体の影を
見ていることから対象物体２の動きによる水面の変化や
流れの乱れ等，いわゆる水面の揺れが生じることから、
これらの揺れを平滑化して除去するために撮像装置４と
ＡーＤ変換手段１１との間にフィルタ３１を設けたこと
にある。
図１と特に異なるところは、水槽背面に鏡体３を配置し
ない代わりに、水槽の前方斜め下方に撮像装置４を設置
することにより、水槽前面から直接見える対象物体２の
実像と水槽１の水面から反射される虚像とを撮像する構
成であること、および撮像装置４で撮像されたアナログ
画像データのうち虚像は水面で反射する対象物体の影を
見ていることから対象物体２の動きによる水面の変化や
流れの乱れ等，いわゆる水面の揺れが生じることから、
これらの揺れを平滑化して除去するために撮像装置４と
ＡーＤ変換手段１１との間にフィルタ３１を設けたこと
にある。
【００３９】このような構成によれば、水槽の前方斜め
下方に設置された撮像装置４は、水槽の前面を通して直
接見える対象象物体２の実像と水槽１の水面から反射さ
れる対象物体の虚像とを撮像し、その撮像画像データを
所定の走査にもとに順次出力する。ここで、フィルタ３
１は、撮像装置４から送られてくる実像をそのまま通
し、一方、水面から反射されてくる虚像は平滑化処理に
よって水面の揺れを除去して出力する。
下方に設置された撮像装置４は、水槽の前面を通して直
接見える対象象物体２の実像と水槽１の水面から反射さ
れる対象物体の虚像とを撮像し、その撮像画像データを
所定の走査にもとに順次出力する。ここで、フィルタ３
１は、撮像装置４から送られてくる実像をそのまま通
し、一方、水面から反射されてくる虚像は平滑化処理に
よって水面の揺れを除去して出力する。
【００４０】以上のようにして平滑化処理された対象物
体２の実像と虚像の画像データは画像データ記憶手段２
１によって所定の順序に従って画像データメモリ１２に
記憶する。
体２の実像と虚像の画像データは画像データ記憶手段２
１によって所定の順序に従って画像データメモリ１２に
記憶する。
【００４１】そこで、距離算出手段２２は、画像データ
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、水槽上端部から実像まで
の距離Ｉｙ、実像と虚像との距離△Ｉｙ、水槽側面から
実像までの距離ｘ等を容易に算出できる。
メモリ１２上の実像画素位置、虚像画素位置および１画
素当たりの距離とに基づいて、水槽上端部から実像まで
の距離Ｉｙ、実像と虚像との距離△Ｉｙ、水槽側面から
実像までの距離ｘ等を容易に算出できる。
【００４２】ここで、距離Ｉｘ、△Ｉｘ等を求めた後、
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離Ｉｙ、△Ｉｙと撮像装置４の視野角度θ、
θ′とが一定の関係にあることから、第１の実施の形態
と同様な原理に基づいて、水槽内の対象物体２の実際の
３次元位置を求めることができる。
位置算出手段２３を実行する。この位置算出手段２３
は、前記距離Ｉｙ、△Ｉｙと撮像装置４の視野角度θ、
θ′とが一定の関係にあることから、第１の実施の形態
と同様な原理に基づいて、水槽内の対象物体２の実際の
３次元位置を求めることができる。
【００４３】従って、以上のような実施の形態の構成に
よれば、水槽１の前面斜め下方から水槽１を臨むように
撮像装置４を設置し、対象物体２の実像と水槽１の水面
から反射されてくる虚像とのずれから、対象物体２の実
際の位置を算出するので、１台の撮像装置４を用いて、
対象物体２の３次元位置を算出でき、従来のように大掛
かりな設備を必要とせず、カメラ設置の困難、さらには
照明配置の困難等の問題を解消できる。
よれば、水槽１の前面斜め下方から水槽１を臨むように
撮像装置４を設置し、対象物体２の実像と水槽１の水面
から反射されてくる虚像とのずれから、対象物体２の実
際の位置を算出するので、１台の撮像装置４を用いて、
対象物体２の３次元位置を算出でき、従来のように大掛
かりな設備を必要とせず、カメラ設置の困難、さらには
照明配置の困難等の問題を解消できる。
【００４４】また、フィルタ３１を用いて平滑化するこ
とにより、魚の動きによる水面の変化、水の流れ等によ
る水面の揺れを除去でき、対象物体２の実像と安定した
虚像とを取出すことができる。
とにより、魚の動きによる水面の変化、水の流れ等によ
る水面の揺れを除去でき、対象物体２の実像と安定した
虚像とを取出すことができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。請求項１，２の発明で
は、１台の撮像装置を用いて、対象物体の３次元位置を
算出でき、しかも簡単な構成で実現でき、従来のように
装置全体に大掛かりになったり、２台のカメラを設置す
ることによる困難、さらには照明配置の困難等の問題を
容易に解消できる。さらに、従来のように画像どうしの
マッチングや画像取得タイミング等の問題がなく、対象
物体の３次元位置が迅速に計測できる。
のような種々の効果を奏する。請求項１，２の発明で
は、１台の撮像装置を用いて、対象物体の３次元位置を
算出でき、しかも簡単な構成で実現でき、従来のように
装置全体に大掛かりになったり、２台のカメラを設置す
ることによる困難、さらには照明配置の困難等の問題を
容易に解消できる。さらに、従来のように画像どうしの
マッチングや画像取得タイミング等の問題がなく、対象
物体の３次元位置が迅速に計測できる。
【００４６】請求項１，３の発明は、請求項１の発明と
同様な効果を奏する他、透明容器の背面に鏡体を配置す
ることなく、簡単な構成で対象物体の３次元位置が迅速
に計測できる。
同様な効果を奏する他、透明容器の背面に鏡体を配置す
ることなく、簡単な構成で対象物体の３次元位置が迅速
に計測できる。
【００４７】請求項１，４の発明は、請求項１の発明と
同様な効果を奏する他、透明容器の背面に鏡体を配置す
ることなく、かつ、水面の揺れによる影響を取り除い
て、対象物体の３次元位置が迅速に計測できる。
同様な効果を奏する他、透明容器の背面に鏡体を配置す
ることなく、かつ、水面の揺れによる影響を取り除い
て、対象物体の３次元位置が迅速に計測できる。
【図１】 本発明に係わる物体位置計測装置の一実施形
態を示す構成図。
態を示す構成図。
【図２】 図１の装置による各構成体の配置関係を示す
図。
図。
【図３】 図１に示す撮像装置によって得られた対象物
体の実像と鏡体の反射による虚像との相互の関係を説明
する図。
体の実像と鏡体の反射による虚像との相互の関係を説明
する図。
【図４】 本発明に係わる物体位置計測装置の他の実施
形態における各構成体の配置関係を示す図。
形態における各構成体の配置関係を示す図。
【図５】 図４に示す撮像装置によって得られた容器上
面および前面から得られる対象物体の２つの画像相互の
関係を説明する図。
面および前面から得られる対象物体の２つの画像相互の
関係を説明する図。
【図６】 本発明に係わる物体位置計測装置のさらに他
の実施形態を示す構成図。
の実施形態を示す構成図。
【図７】 図６の装置による各構成体の配置関係および
対象物体の像相互の関係を示す図。
対象物体の像相互の関係を示す図。
【図８】 従来装置の構成図。
１…水槽 ２…対象物体 ３…鏡体 ４…撮像装置 １２…画像データメモリ １４…位置計測処理部 ２２…距離算出手段 ２３…位置算出手段 ３１…フィルタ
Claims (4)
- 【請求項１】 透明容器内で飼育中の対象物体の位置を
計測する物体位置計測装置において、 透明容器の前面側斜め方向から当該透明容器内の対象物
体の実像と虚像とを撮像する一台の撮像装置と、この撮
像された実像と虚像の画素位置相互の関係から対象物体
の３次元位置を求める位置計測処理手段とを設けたこと
を特徴とする物体位置計測装置。 - 【請求項２】 透明容器内で飼育中の対象物体の位置を
計測する物体位置計測装置において、 前記透明容器の背面自身または背面側に配置された鏡体
と、 前記透明容器の前面側斜め側方に設置され、前記透明容
器を通して見える対象物体の実像と前記鏡体で反射され
てくる対象物体の虚像とを撮像する撮像装置と、 この撮像装置で撮像された画像データをメモリに記憶す
るとともに、このメモリ上の実像および虚像の画素位置
相互の関係から透明容器内の対象物体の３次元位置を算
出する位置計測処理手段と、 を備えたことを特徴とする物体位置計測装置。 - 【請求項３】 透明容器内で飼育中の対象物体の位置を
計測する物体位置計測装置において、 前記透明容器の前面側斜め上方に設置され、前記透明容
器の上面側および前面側から見える２つの対象物体の像
を撮像する撮像装置と、 この撮像装置で撮像された画像データをメモリに記憶す
るとともに、このメモリ上の２つの対象物体の像の画素
位置相互の関係から透明容器内の対象物体の３次元位置
を算出する位置計測処理手段と、 を備えたことを特徴とする物体位置計測装置。 - 【請求項４】 水槽内で飼育中の対象物体の位置を計測
する物体位置計測装置において、 前記水槽の前面側斜め下方に設置され、前記水槽の前面
側から見える対象物体の実像と水槽内の水面から反射さ
れてくる対象物体の虚像とを撮像する撮像装置と、 この撮像装置で撮像された画像データを平滑化するフィ
ルタと、 このフィルタによる平滑化処理後の画像データをメモリ
に記憶するとともに、このメモリ上に記憶される実像お
よび虚像の画素位置相互の関係から透明容器内の対象物
体の３次元位置を算出する位置計測処理手段と、 を備えたことを特徴とする物体位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9051697A JPH10255044A (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 物体位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9051697A JPH10255044A (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 物体位置計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255044A true JPH10255044A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12894102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9051697A Pending JPH10255044A (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 物体位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10255044A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329897A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Tokyo Institute Of Technology | 透明板に映る２重像を用いた距離計測方法 |
| WO2014194501A1 (en) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson(Publ) | Combining a digital image with a virtual entity |
-
1997
- 1997-03-06 JP JP9051697A patent/JPH10255044A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329897A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Tokyo Institute Of Technology | 透明板に映る２重像を用いた距離計測方法 |
| WO2014194501A1 (en) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson(Publ) | Combining a digital image with a virtual entity |
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