JPH1194527A - 画像処理を用いたステレオ計測方法及び装置 - Google Patents
画像処理を用いたステレオ計測方法及び装置Info
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- JPH1194527A JPH1194527A JP25865597A JP25865597A JPH1194527A JP H1194527 A JPH1194527 A JP H1194527A JP 25865597 A JP25865597 A JP 25865597A JP 25865597 A JP25865597 A JP 25865597A JP H1194527 A JPH1194527 A JP H1194527A
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- Japan
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- measured
- measurement
- image data
- camera
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測対象物の三次元位置を高速に求めること
ができる画像処理を用いたステレオ計測方法を提供する
こと。 【解決手段】 ２つのカメラ１，２で計測対象物の画像
を取り、一方のカメラで取られた画像デ−タについて
は、パタ−ンマッチングにより計測対象物の位置を認識
し、他方のカメラで取られた画像デ−タについては視線
像ＥＬ上をパタ−ンマッチングすることにより計測対象
物の位置を認識し、これら２つの位置から測定対象物の
三次元位置を計測するようにしている。
ができる画像処理を用いたステレオ計測方法を提供する
こと。 【解決手段】 ２つのカメラ１，２で計測対象物の画像
を取り、一方のカメラで取られた画像デ−タについて
は、パタ−ンマッチングにより計測対象物の位置を認識
し、他方のカメラで取られた画像デ−タについては視線
像ＥＬ上をパタ−ンマッチングすることにより計測対象
物の位置を認識し、これら２つの位置から測定対象物の
三次元位置を計測するようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理を用いた
ステレオ計測方法に関する。
ステレオ計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の三次元計測方法の一例を図３及び
図４を参照しながら説明する。ステレオカメラを用いた
三次元計測では、図３に示すように、２つのカメラの座
標値Ｌ２（ｘ２１，ｙ２１）、Ｒ２（ｘ２２，ｙ２２）
から測定対象物の三次元位置Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）
を求めている。ここで、座標値Ｌ２とＲ２は、測定対象
物をそれぞれカメラ１、カメラ２で撮像したもので、測
定対象物の同じ位置を注目している。すなわち、座標値
Ｌ２と座標値Ｒ２とは対応点の関係になっている。
図４を参照しながら説明する。ステレオカメラを用いた
三次元計測では、図３に示すように、２つのカメラの座
標値Ｌ２（ｘ２１，ｙ２１）、Ｒ２（ｘ２２，ｙ２２）
から測定対象物の三次元位置Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）
を求めている。ここで、座標値Ｌ２とＲ２は、測定対象
物をそれぞれカメラ１、カメラ２で撮像したもので、測
定対象物の同じ位置を注目している。すなわち、座標値
Ｌ２と座標値Ｒ２とは対応点の関係になっている。
【０００３】ここで、座標値Ｌ２とＲ２とを求める方法
の一例として、パタ−ンマッチング法がある。このパタ
−ンマッチング法は、図４に示すように予めカメラ１で
撮像したときの測定対象物を辞書パタ−ンとして登録し
ておく。
の一例として、パタ−ンマッチング法がある。このパタ
−ンマッチング法は、図４に示すように予めカメラ１で
撮像したときの測定対象物を辞書パタ−ンとして登録し
ておく。
【０００４】そして、カメラ１で取り込んだ画像メモリ
１を辞書パタ−ンを左上から右下まで１画素ずつ移動さ
せながら、それぞれの位置で一致度を求め、最も一致し
た位置をＬ２として求める方法である。
１を辞書パタ−ンを左上から右下まで１画素ずつ移動さ
せながら、それぞれの位置で一致度を求め、最も一致し
た位置をＬ２として求める方法である。
【０００５】また、同様にして、カメラ２においても、
辞書パタ−ンを登録しておき、左上から右下まで移動さ
せながら、それぞれの位置で一致度を求めることによ
り、座標値Ｒ２を求めている。
辞書パタ−ンを登録しておき、左上から右下まで移動さ
せながら、それぞれの位置で一致度を求めることによ
り、座標値Ｒ２を求めている。
【０００６】このようにして、求められた座標値Ｌ２と
座標値Ｒ２とから、計測対象物の三次元位置を算出して
いる。ところで、この方法をソフトウェアで実現しよう
とすると膨大な時間がかかる。例えば、辞書パタ−ンの
大きさが６４画素×６４画素とし、サ−チエリアを１２
８画素×１２８画素としたときに、一致度として数１の
ような正規化相関値を用いると、前述したパタ−ンマッ
チングを１回実行するには、例えば、２５ＭＨｚのＣＰ
Ｕを搭載したパソコンで、およそ２秒かかる。また、三
次元位置を求めるには、パタ−ンマッチングを２回実行
する必要があり、パタ−ンマッチングの時間だけでもお
よそ４秒かかってしまうことになる。
座標値Ｒ２とから、計測対象物の三次元位置を算出して
いる。ところで、この方法をソフトウェアで実現しよう
とすると膨大な時間がかかる。例えば、辞書パタ−ンの
大きさが６４画素×６４画素とし、サ−チエリアを１２
８画素×１２８画素としたときに、一致度として数１の
ような正規化相関値を用いると、前述したパタ−ンマッ
チングを１回実行するには、例えば、２５ＭＨｚのＣＰ
Ｕを搭載したパソコンで、およそ２秒かかる。また、三
次元位置を求めるには、パタ−ンマッチングを２回実行
する必要があり、パタ−ンマッチングの時間だけでもお
よそ４秒かかってしまうことになる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、計測
対象物の位置をカメラ１、カメラ２のそれぞれのカメラ
でパタ−ンマッチングにより求めていたので、時間が多
くかかっていた。本発明は上記の点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、計測対象物の三次元位置を高速に求
めることができる画像処理を用いたステレオ計測方法を
提供することにある。
対象物の位置をカメラ１、カメラ２のそれぞれのカメラ
でパタ−ンマッチングにより求めていたので、時間が多
くかかっていた。本発明は上記の点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、計測対象物の三次元位置を高速に求
めることができる画像処理を用いたステレオ計測方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる画像処
理を用いたステレオ計測方法は、第１の撮像手段及び第
２の撮像手段により測定対象物を撮像し、各撮像手段で
撮像された画像デ−タを画像メモリに記憶し、画像処理
により測定対象物の三次元位置を計測する画像処理を用
いたステレオ計測方法において、上記第１の撮像手段で
得られた画像デ−タのサ−チ領域と辞書パタ−ンとして
登録されている測定対象物とを比較して計測対象物の第
１の位置を認識する第１の認識工程と、この第１の認識
工程で認識された第１の位置から第２の撮像手段で得ら
れる画像デ−タに対する視線像を求める工程と、上記第
２の撮像手段で撮像された画像デ−タのサ−チ領域と上
記視線像に沿って辞書パタ−ンとして登録されている測
定対称物とを比較して第２の位置を検出する第２の認識
工程と、上記第１の認識工程で認識された測定対称物の
第１の位置と上記第２の認識工程で認識された測定対称
物の第２の位置とから測定対称物の三次元位置を算出す
る三次元位置算出工程とを具備したことを特徴とする。
理を用いたステレオ計測方法は、第１の撮像手段及び第
２の撮像手段により測定対象物を撮像し、各撮像手段で
撮像された画像デ−タを画像メモリに記憶し、画像処理
により測定対象物の三次元位置を計測する画像処理を用
いたステレオ計測方法において、上記第１の撮像手段で
得られた画像デ−タのサ−チ領域と辞書パタ−ンとして
登録されている測定対象物とを比較して計測対象物の第
１の位置を認識する第１の認識工程と、この第１の認識
工程で認識された第１の位置から第２の撮像手段で得ら
れる画像デ−タに対する視線像を求める工程と、上記第
２の撮像手段で撮像された画像デ−タのサ−チ領域と上
記視線像に沿って辞書パタ−ンとして登録されている測
定対称物とを比較して第２の位置を検出する第２の認識
工程と、上記第１の認識工程で認識された測定対称物の
第１の位置と上記第２の認識工程で認識された測定対称
物の第２の位置とから測定対称物の三次元位置を算出す
る三次元位置算出工程とを具備したことを特徴とする。
【００１０】請求項２に係わる画像処理を用いたステレ
オ計測装置は、第１の撮像手段及び第２の撮像手段によ
り測定対象物を撮像し、各撮像手段で撮像された画像デ
−タを画像メモリに記憶し、画像処理により測定対象物
の三次元位置を計測する画像処理を用いたステレオ計測
装置において、上記第１の撮像手段で得られた画像デ−
タのサ−チ領域と辞書パタ−ンとして登録されている測
定対象物とを比較して計測対象物の第１の位置を認識す
る第１の認識手段と、この第１の認識工程で認識された
第１の位置から第２の撮像手段で得られる画像デ−タに
対する視線像を求める手段と、上記第２の撮像手段で撮
像された画像デ−タのサ−チ領域と上記視線像に沿って
辞書パタ−ンとして登録されている測定対称物とを比較
して第２の位置を検出する第２の認識手段と、上記第１
の認識手段で認識された測定対称物の第１の位置と上記
第２の認識工程で認識された測定対称物の第２の位置と
から測定対称物の三次元位置を算出する三次元位置算出
手段とを具備したことを特徴とする。
オ計測装置は、第１の撮像手段及び第２の撮像手段によ
り測定対象物を撮像し、各撮像手段で撮像された画像デ
−タを画像メモリに記憶し、画像処理により測定対象物
の三次元位置を計測する画像処理を用いたステレオ計測
装置において、上記第１の撮像手段で得られた画像デ−
タのサ−チ領域と辞書パタ−ンとして登録されている測
定対象物とを比較して計測対象物の第１の位置を認識す
る第１の認識手段と、この第１の認識工程で認識された
第１の位置から第２の撮像手段で得られる画像デ−タに
対する視線像を求める手段と、上記第２の撮像手段で撮
像された画像デ−タのサ−チ領域と上記視線像に沿って
辞書パタ−ンとして登録されている測定対称物とを比較
して第２の位置を検出する第２の認識手段と、上記第１
の認識手段で認識された測定対称物の第１の位置と上記
第２の認識工程で認識された測定対称物の第２の位置と
から測定対称物の三次元位置を算出する三次元位置算出
手段とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施の形態について説明する。図１は本発明に係わる画像
処理を用いたステレオ計測方法を実現するための構成で
ある。図１において、１及び２は測定対象物Ａを撮影す
るためのカメラである。このカメラ１及び２は撮像面を
所定間隔隔てて載置されている。
施の形態について説明する。図１は本発明に係わる画像
処理を用いたステレオ計測方法を実現するための構成で
ある。図１において、１及び２は測定対象物Ａを撮影す
るためのカメラである。このカメラ１及び２は撮像面を
所定間隔隔てて載置されている。
【００１２】カメラ１あるいはカメラ２で撮像されたア
ナログの画像信号は切換器３に入力される。この切換器
３は入力されるアナログの画像信号を切換えて画像入力
ユニット５に出力する。パ−ソナルコンピュ−タ４内の
画像入力ユニット５においては、アナログの画像信号を
デジタルの画像信号に変換出力し、パ−ソナルコンピュ
−タ４の画像入力ユニット５の画像メモリ５ｍに格納す
る。また、このパ−ソナルコンピュ−タ４には、測定対
象物Ａの画像デ−タが辞書パタ−ンとして登録されてい
る。
ナログの画像信号は切換器３に入力される。この切換器
３は入力されるアナログの画像信号を切換えて画像入力
ユニット５に出力する。パ−ソナルコンピュ−タ４内の
画像入力ユニット５においては、アナログの画像信号を
デジタルの画像信号に変換出力し、パ−ソナルコンピュ
−タ４の画像入力ユニット５の画像メモリ５ｍに格納す
る。また、このパ−ソナルコンピュ−タ４には、測定対
象物Ａの画像デ−タが辞書パタ−ンとして登録されてい
る。
【００１３】次に、図１の構成を参照しながら本発明の
画像処理を用いたステレオ計測方法について説明する。
まず、カメラ１で計測対象物Ａを撮像する。このカメラ
１で撮像されたアナログの画像信号は切換器３により切
換えられて、画像入力ユニット５でデジタル画像信号に
変換された後、画像メモリ５ｍに格納される。
画像処理を用いたステレオ計測方法について説明する。
まず、カメラ１で計測対象物Ａを撮像する。このカメラ
１で撮像されたアナログの画像信号は切換器３により切
換えられて、画像入力ユニット５でデジタル画像信号に
変換された後、画像メモリ５ｍに格納される。
【００１４】そして、この画像メモリ５ｍに格納されて
いる画像デ−タのサ−チエリアを予め用意してある測定
対象物の辞書パタ−ンを左上から右下まで、１画素づつ
ずらしながら一致度を計算し、最も一致している位置Ｌ
１（ｘ11，ｙ11）を求める。
いる画像デ−タのサ−チエリアを予め用意してある測定
対象物の辞書パタ−ンを左上から右下まで、１画素づつ
ずらしながら一致度を計算し、最も一致している位置Ｌ
１（ｘ11，ｙ11）を求める。
【００１５】次に、カメラ２で計測対象物Ａを撮像す
る。このカメラ２で撮像されたアナログの画像信号は切
換器３により切換えられて、画像入力ユニット５でデジ
タル画像信号に変換された後、画像メモリ５ｍに格納さ
れる。
る。このカメラ２で撮像されたアナログの画像信号は切
換器３により切換えられて、画像入力ユニット５でデジ
タル画像信号に変換された後、画像メモリ５ｍに格納さ
れる。
【００１６】図２に示すように前述した位置Ｌ１（ｘ1
1，ｙ11）からカメラ２で得られる画像デ−タに対する
視線像ＥＬを算出する。つまり、カメラ２で取られた画
像メモリ５ｍ上の画像デ−タにカメラ１の視線つまり光
軸を引くと、この視線が視線像ＥＬとなる。
1，ｙ11）からカメラ２で得られる画像デ−タに対する
視線像ＥＬを算出する。つまり、カメラ２で取られた画
像メモリ５ｍ上の画像デ−タにカメラ１の視線つまり光
軸を引くと、この視線が視線像ＥＬとなる。
【００１７】この視線像ＥＬ上を、あらかじめ用意して
ある測定対象物の辞書パタ−ンを１画素づつずらしなが
ら一致度を計算し、最も一致している位置Ｒ１（ｘ12，
ｙ12）を求める。
ある測定対象物の辞書パタ−ンを１画素づつずらしなが
ら一致度を計算し、最も一致している位置Ｒ１（ｘ12，
ｙ12）を求める。
【００１８】そして、カメラ１で撮像した画像デ−タを
基にして得られた位置Ｌ１とカメラ２で撮像した画像デ
−タを基にして得られた位置Ｒ１から、測定対象物の三
次元位置を算出する。ここで、三次元座標の求め方は、
著者Ｙ．Ｙａｋｉｍｏｖａｋｙによる『A Stereo for E
xtracting Three-Dimensional Measurements from aate
reo Pair of TV cameras 』Computer Graphica and Ima
ga Processing 7月号、１９５〜２００頁、１９７８年
による。そして、特公平６−１７７７６号公報に示すよ
うに、数２に示す行列を解くことにより、三次元座標を
求めることができる。
基にして得られた位置Ｌ１とカメラ２で撮像した画像デ
−タを基にして得られた位置Ｒ１から、測定対象物の三
次元位置を算出する。ここで、三次元座標の求め方は、
著者Ｙ．Ｙａｋｉｍｏｖａｋｙによる『A Stereo for E
xtracting Three-Dimensional Measurements from aate
reo Pair of TV cameras 』Computer Graphica and Ima
ga Processing 7月号、１９５〜２００頁、１９７８年
による。そして、特公平６−１７７７６号公報に示すよ
うに、数２に示す行列を解くことにより、三次元座標を
求めることができる。
【００１９】
【数２】
【００２０】ここで、ＩL はカメラ１の画像面のＩ座標 ＨL ′はカメラ１のレンズの水平方向単位ベクトル ＶL ′はカメラ１のレンズの垂直方向単位ベクトル ＡL はレンズ光軸方向の単位ベクトル Ａ，Ｈ，Ｖ，Ｃｈ，Ｃａ，Ｃｖはカメラ１，２のカメラ
パラメ−タ このようにすることにより、カメラ２で、パタ−ンマッ
チングを行う際、これまで左上から右下までサ−チして
いたが、視線像上をサ−チすることにより計算量を大幅
に削除することができる。
パラメ−タ このようにすることにより、カメラ２で、パタ−ンマッ
チングを行う際、これまで左上から右下までサ−チして
いたが、視線像上をサ−チすることにより計算量を大幅
に削除することができる。
【００２１】例えば、辞書パタ−ンの大きさが６４画素
×６４画素、サ−チエリアが１２８画素×１２８画素の
とき、左上から右下までの演算回数は、 （１２８−６４＋１）×（１２８−６４＋１）＝４２２
５（回） となる。
×６４画素、サ−チエリアが１２８画素×１２８画素の
とき、左上から右下までの演算回数は、 （１２８−６４＋１）×（１２８−６４＋１）＝４２２
５（回） となる。
【００２２】一方、視線像上をサ−チした場合には １２８−６４＋１＝６５（回） となり、演算回数は、１／６５に短縮できる。上記例の
演算時間では、これまでせ２回目のパタ−ンマッチング
が２秒かかっていたが、その１／６５の３１ｍｓとな
り、大幅に演算時間を短縮することができる。
演算時間では、これまでせ２回目のパタ−ンマッチング
が２秒かかっていたが、その１／６５の３１ｍｓとな
り、大幅に演算時間を短縮することができる。
【００２３】このように、カメラ２のパタ−ンエッチン
グのサ−チエリアを視線像上に絞り込むことによって、
演算回数を大幅に削減することができるので、計測対象
物の三次元位置を計測する場合の処理を高速化すること
ができる。
グのサ−チエリアを視線像上に絞り込むことによって、
演算回数を大幅に削減することができるので、計測対象
物の三次元位置を計測する場合の処理を高速化すること
ができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、２
台のカメラで計測対象物の画像を取り、その画像デ−タ
から計測対象物の三次元位置を計測する場合に、一方の
カメラで取られた画像デ−タをパタ−ンマッチングする
際のサ−チエリアを視線像上に絞り込むことにより、パ
タ−ンマッチングに要する時間を大幅に削減できるの
で、三次元位置を計測する場合の処理を高速化すること
ができる。
台のカメラで計測対象物の画像を取り、その画像デ−タ
から計測対象物の三次元位置を計測する場合に、一方の
カメラで取られた画像デ−タをパタ−ンマッチングする
際のサ−チエリアを視線像上に絞り込むことにより、パ
タ−ンマッチングに要する時間を大幅に削減できるの
で、三次元位置を計測する場合の処理を高速化すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係わる構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係わる対応点探索を説明するた
めの図。
めの図。
【図３】従来の計測方法を説明するための図。
【図４】パタ−ンマッチングを説明するための図。
１，２…カメラ、 ３…切換器、 ４…パソコン、 ５…画像入力ユニット、 ６…画像メモリ。
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の撮像手段及び第２の撮像手段によ
り測定対象物を撮像し、各撮像手段で撮像された画像デ
−タを画像メモリに記憶し、画像処理により測定対象物
の三次元位置を計測する画像処理を用いたステレオ計測
方法において、 上記第１の撮像手段で得られた画像デ−タのサ−チ領域
と辞書パタ−ンとして登録されている測定対象物とを比
較して計測対象物の第１の位置を認識する第１の認識工
程と、 この第１の認識工程で認識された第１の位置から第２の
撮像手段で得られる画像デ−タに対する視線像を求める
工程と、 上記第２の撮像手段で撮像された画像デ−タのサ−チ領
域と上記視線像に沿って辞書パタ−ンとして登録されて
いる測定対称物とを比較して第２の位置を検出する第２
の認識工程と、 上記第１の認識工程で認識された測定対称物の第１の位
置と上記第２の認識工程で認識された測定対称物の第２
の位置とから測定対称物の三次元位置を算出する三次元
位置算出工程とを具備したことを特徴とする画像処理を
用いたステレオ計測方法。 - 【請求項２】 第１の撮像手段及び第２の撮像手段によ
り測定対象物を撮像し、各撮像手段で撮像された画像デ
−タを画像メモリに記憶し、画像処理により測定対象物
の三次元位置を計測する画像処理を用いたステレオ計測
装置において、 上記第１の撮像手段で得られた画像デ−タのサ−チ領域
と辞書パタ−ンとして登録されている測定対象物とを比
較して計測対象物の第１の位置を認識する第１の認識手
段と、 この第１の認識工程で認識された第１の位置から第２の
撮像手段で得られる画像デ−タに対する視線像を求める
手段と、 上記第２の撮像手段で撮像された画像デ−タのサ−チ領
域と上記視線像に沿って辞書パタ−ンとして登録されて
いる測定対称物とを比較して第２の位置を検出する第２
の認識手段と、 上記第１の認識手段で認識された測定対称物の第１の位
置と上記第２の認識工程で認識された測定対称物の第２
の位置とから測定対称物の三次元位置を算出する三次元
位置算出手段とを具備したことを特徴とする画像処理を
用いたステレオ計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25865597A JPH1194527A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 画像処理を用いたステレオ計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25865597A JPH1194527A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 画像処理を用いたステレオ計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194527A true JPH1194527A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17323275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25865597A Pending JPH1194527A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 画像処理を用いたステレオ計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1194527A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040000144A (ko) * | 2002-06-24 | 2004-01-03 | (학)창성학원 | 스테레오 매칭을 이용한 이미지 추출방법 |
| US6864911B1 (en) | 2000-10-26 | 2005-03-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Linkable digital cameras for an image capture system |
| JP2007307580A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Sintokogio Ltd | 鋳型キャビティ面の計測方法およびその記憶媒体 |
| KR20140026078A (ko) * | 2012-08-24 | 2014-03-05 | 삼성테크윈 주식회사 | 객체 추출 장치 및 방법 |
| US8708890B2 (en) | 2010-01-15 | 2014-04-29 | Olympus Corporation | Endoscope apparatus and method of measuring subject |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25865597A patent/JPH1194527A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6864911B1 (en) | 2000-10-26 | 2005-03-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Linkable digital cameras for an image capture system |
| KR20040000144A (ko) * | 2002-06-24 | 2004-01-03 | (학)창성학원 | 스테레오 매칭을 이용한 이미지 추출방법 |
| JP2007307580A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Sintokogio Ltd | 鋳型キャビティ面の計測方法およびその記憶媒体 |
| US8708890B2 (en) | 2010-01-15 | 2014-04-29 | Olympus Corporation | Endoscope apparatus and method of measuring subject |
| KR20140026078A (ko) * | 2012-08-24 | 2014-03-05 | 삼성테크윈 주식회사 | 객체 추출 장치 및 방법 |
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