JPS58217084A - ロボツト用視覚装置 - Google Patents

ロボツト用視覚装置

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JPS58217084A
JPS58217084A JP57100018A JP10001882A JPS58217084A JP S58217084 A JPS58217084 A JP S58217084A JP 57100018 A JP57100018 A JP 57100018A JP 10001882 A JP10001882 A JP 10001882A JP S58217084 A JPS58217084 A JP S58217084A
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博 塩ノ谷
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隆 内山
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    • G06V10/40Extraction of image or video features
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ロボット等の目として機能する視覚装置であ
って、2次元画像を処理対象とし、あらかじめ教示して
おいた物体の形状情報を参照して認識対象物体を識別し
、併せてロボット作業等に必要な位置情報等を計測する
ロボット用視覚装置に関する。
〔従来技術と問題点〕
一般にロボット用視覚装置には、対象物体を識別する能
力に加えて、対象物体が視野内のどの位置にどんな姿勢
で置かれているのかを計測する機能が要求されるが、従
来の視覚装置は、認識対象物体の姿勢は固定であるとし
て重心の座標のみを出力するものや、或は任意の姿勢を
許すとしても、重心の座標を位置とし、慣性主軸の傾き
を姿勢として出力するもの等、装置どしての計測箇所が
固定であった。これらの情報には、形状に係る情報がな
いから、重心の座標と慣性主軸の傾きが同じであれば、
例えば三角形状のものも棒状のものも区別できない。従
って従来の装置は、例えば対象物体の形状に応じて特定
部を掴んだり、対象物体の特定穴に部品を挿入したり、
或は対象物体毎に掴み位置を変えるといった多様なロボ
ット作業に必要な情報を提供できなかった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記欠点を除去するものであって、視野内の
任意の位置、姿勢で供給された対象物体に対し、上記の
如きロボットの多様な作業に必要な情報を得ることが可
能なロボット用視覚装置全提供することを目的とするも
のである。
〔発明の構成〕
そのために本発明のロボット用視覚装置は、2次元画像
を処理対象とし、あらかじめ教示しておいた物体の形状
情報を参照して認識対象物体を識別しかつ位置等を計測
する方式のロボット用視覚装置において、画像入力部と
、教示処理部と、認識処理部と、認識対象物体をあらか
じめ教示する場合には上記教示処理部を上記画像入力部
に接続し、認識対象物体を識別する場合には上記認識処
理部を上記画像入力部に接続する切換接続手段とを設け
、上記画像入力部は、対象物体の2次元画像を得る撮像
手段、該撮像手段により得られたアナログ映像信号をデ
ィジタル画像情報に変換する画像変換手段、上記ディジ
タル画像情報から対象物体の輪郭像を求め各輪郭点の座
標を抽出する輪郭抽出手段、及び上記各輪郭点の座標を
格納する輪郭点座標格納手段を有し、上記教示処理部は
、上記輪郭点座標格納手段に格納されている輪郭点の座
標を用いて対象物体像の形状データを抽出する形状デー
タ抽出手段、上記形状データを格納する教示形状データ
格納手段、上記輪郭点の座標を用いて対象物体像の重心
座標と慣性主軸の傾きを求める重心・傾き計算手段、上
記対象物体像の重心座標と慣性主軸の傾きを格納する座
標変換係数格納手段、上記対象物体像の重心座標と慣性
主軸の傾きから物体像固有の座標軸を決定し上記対象物
体像と物体固有の座標軸を表示すると共に該表示された
任意の点を計測点として座標入力する計測点座標入力手
段、及び入力された計測点の計測点座標を格納する計測
点座標格納手段を有し、上記認識処理部は、上記形状デ
ータ抽出手段、該形状データ抽出手段により抽出された
形状データと上記教示形状データ格納手段に格納されて
いる形状データとを比較して同じ教示物体についての判
断を行う比較手段、上記重心・傾き計算手段、上記座標
変換係数格納手段、上記比較手段により同じ教示物体で
あると判断された対象物体像の計測点の座標を上記計測
点座標格納手段から読み出して上記座標変換係数格納手
段に格納されている対象物体像の重心座標と慣性主軸の
傾きに基づいて座標変換する計測点座標変換手段を有す
ることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明の1実施例の概要を示す図、第2図は本
発明に用いられるシステムの概要を示す図、第3図は本
発明の画像入力部の1実施例の詳細を示す図、第4図は
本発明の教示処理部の1実施例の詳細を示す図、第5図
は本発明の認識処理部の1実施例の詳細を示す図、第6
図は対象物体の輪郭像の例を示す図、第7図は第6図の
輪郭像の重心の位置と慣性主軸の傾きを示す図、第8図
は第6図の対象物体像固有の座標系を示す図、第9図は
第6図の対象物体像の計測点入力の際の表示を示す図で
ある。
図において、101は画像入力部、102は教示処理部
、103は認識処理部、104はメモリ、105はCP
U (中央処理装置)、1は撮像装置、2はA/D変換
器、3は画像メモリ書き込み部、4は画像メモリ・アド
レス制御部、5は画像メモリ読み取り部、6は輪郭抽出
部、7は形状データ抽出部、8は重心計算部、9は傾き
計算部、10は表示部、11はグラフィック・ディスプ
レイ、12は計測点入力部、13は比較部、14は計測
点座標変換部、Mは対象物体、swは切換スイッチ、α
は画像メモリ、hは輪郭点座標メモリ、Cは教示形状デ
ータ格納メモリ、dは座標変換係数格納メモリ、eは計
測点格納メモリ、fは認識形状データ格納メモリ、Gは
重心、θは慣性主軸の傾き、A、BとCは計測点を示す
。なお、第3図ないし第5図において、点線により示し
た矢印はデータの流れ又はデータを参照していることを
意味し、実線枠により示した矢印は処理の流れを意味し
ている。
本発明は、その概要を第1図に示すように画像入力部1
01と教示処理部102と認識処理部より成る。選択ス
イッチswにより「教示」が選択されると、教示処理部
102の前段の選択スイッチSWがオンに、認識処理部
103の前段の選択スイッチswがオフになり画像入力
部101と教示処理部102が動作する。選択スイッチ
swにより「認識」が選択されると、教示処理部102
の前段の選択スイッチSWがオフに認識処理部力部10
1と認識処理部103が動作する。第1図の各処理部を
有するシステムの概要を示したのが第2図である。対象
物体Mの2次元画像は、例えはITVカメラ等の撮像装
置1によって得られる。そしてメモリ104及びCPU
 (中央処理装置)105により構成される各処理部に
ついては以下に詳細に説明する。
画像入力部101の詳細な例を第3図に示す。
対象物体Mの2次元画像が撮像装置1によって得られる
と、A/D変換器2に送られる。A、 / D変換器2
では、撮像装置1から送られてきたアナログ映像信号を
ディジタル画像に変換し、画像メモリ書き込み部3に送
る。画像メモリ書き込み部3では、送られてきたディジ
タル画像を、画像メモリ・アドレス制御部4を通じて画
像メモリαに格納する。画像メそりaは、例えば256
X256画素とし、各画素値はそのアドレスを画像メモ
リ読み取り部5に入力することによって画像メモリ・ア
ドレス制御部を通じ読み取ることができる。
輪郭抽出部6は、画像メモリ読み取り部5を通じて画像
メモリtxを走査して対象物体の輪郭像を求め、像を構
成する各輪郭点の座標を輪郭点座標メモ+7 Aへ格納
する。輪郭像の例を示したのが第6図である。以下の説
明において、入力画像上の座標とは第6図に示す如き座
標系で表記するものであり、この座標は画像メモリα上
のアドレスと一致している。
次に教示処理部102の詳細な例を第4図に示す。形状
データ抽出部7では、輪郭点座標メモリ6に格納されて
いる輪郭点の座標を用いて対象物体像を特徴付け、例え
ば面積、局長、周長と面積比、穴の数等を求め、教示形
状データ格納メモリCに格納する。重心計算部8では、
輪郭点座標より対象物体像の重心Gを求め、慣性主軸傾
き計算部9では、輪郭点座標より対象物体像の慣性主軸
の傾きθを求め、それぞれの内容を座標変換係数格納メ
モリdに格納する。いま、輪郭点座標を(Z& 、  
’jk )、面積をSとすると、重心の座標G(心、’
1’c、)Iま で、また慣性主軸の傾きθは として で求める。このようにして求められた重心の座標Gと慣
性主軸の傾きθとを第6図に輪郭像に加えて示したのが
第7図である。また、該重心Gと慣性主軸より求めた対
象物体像固有の座標軸を第8図に示し、慣性主軸をX軸
、慣性主軸と垂直方向をy軸、y軸で区切られた2つの
輪郭像のうち構成する輪郭点の数が多い方をX軸の正の
向きと定める。表示部10は、輪郭像と像固有の座標軸
を第9図の如(、グラフィック・ディスプレイ11に表
示する。グラフィック・ディスプレイ11は、例えばラ
イト・ペン等の座標入力機能を有するものであり、その
座標入力機能を用いて第9図のA、B、C点の如き計測
点の座標が指示される。計測点入力部12では、ライト
・ペン等で指定されたA、B、C点の如き計測点の座標
を受は取り、これを計測点格納メモリeに格納する。こ
れまでの処理をくり返して装置が処理すべき物体を全て
登録する。
次に認識処理部103の詳細な例を第5図に示す。形状
データ抽出部7では、認識対象物体像から先に説明した
教示処理部と同様に特微量を抽出し、これを認識形状デ
ータ格納メモIJ fに格納する。比較部13では、各
登録物体と認識対象物体間で、同じ特微量についての教
示形状データ格納メモリC中の登録値と認識形状データ
格納メモリf中の抽出値との差の全特徴量に関する和を
求め、その和が最小で且つ成る閾値以下である教示物体
と認識対象物体とが同一であると判断する。比較部13
において認識対象物体が成る教示物体と同じであると判
断した場合には、重心計算部8と慣性主軸の傾き計算部
9において先に説明した教示処理部と同様にして物体像
固有の座標系と入力画像上の座標系との変換係数を求め
、該変換係数を座標変換係数メモリdに格納する。計測
点座標変換部14では、教示処理で教示した計測点(先
の教示処理部で説明したA、B、C点)の座標を計測点
格納メモリ6から読み出し、座標変換係数格納メモリd
に格納された前記変換係数を用いて入力画像上の座標に
変換する。以上の処理で得られるA、B、C点の入力画
像上の座標は、先に述べたように複雑なロボット作業に
有用な情報であり、C点は穴位置を、A点とB点は特定
部位を掴むための位置と姿勢を供給する。その結果、如
何なる入力画像上の座標系に対しても、本発明では常に
複雑なロボット作業に有用なA、B、C点のような情報
を得ることができる。しかも、このような1情報は教示
処理によって任意に与えることができるものである。゛ なお、以上説明したようなロボット用視覚装置において
、認識処理では先に述べた計測点のうちの2点を抽出し
、その2点の中点の座標を対象物体の位置とし、その2
点を通る直線の傾きを姿勢として入力画像上の座標に変
換して出力してもよ(1゜ 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、計測
点を物体像固有の座標系で教示することによって、視野
内の任意の位置、姿勢で提示した認識対象物体に対し、
多様なロボット作業に必要な情報を得ることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例の概要を示す図、第2図は本
発明に用いられるシステムの概要を示す図、第3図は本
発明の画像入力部の1実施例の詳細を示す図、第4図は
本発明の教示処理部の1実施例の詳細を示す図、第5図
は本発明の認識処理部の1実施例の詳細を示す図、第6
図は対象物体の輪郭像の例を示す図、第7図は第6図の
輪郭像の重心の位置と慣性主軸の傾きを示す図、第8図
は第6図の対象物体像固有の座標系を示す図、第9図は
第6図の対象物体像の計測点入力の際の表示を示す図で
ある。 101・・・画像入力部、102・・・教示処理部、1
03・・・認識処理部、104・・・メモリ、105・
・・CPU(中央処理装置)、1・・・撮像装置、2・
・・A/D変換器、3・・・画像メモリ書き込み部、4
・・・画像メモリ・アドレス制御部、5・・・画像メモ
リ読み取り部、6・・・輪郭抽出部、7・・・形状デー
タ抽出部、8・・・重心計算部、9・・・傾き計算部、
10・・・表示部、11・・・グラフィック・ディスプ
レイ、12・・・計測点入力部、13・・・比較部、1
4・・・計測点座標変換部、M・・・対象物体、sw・
・・切換スイッチ、α・・・画像メモリ、b・・・輪郭
点座標メモリ、C・・・教示形状データ格納メモリ、d
・・・座標変換係数格納メモリ、e・・・計測点格納メ
モリ、f・・・認識形状データ格納メモリ、G・・・重
心、θ・・・慣性主軸の傾き、A、BとC・・・計測点
。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 京 谷 四 部 ′:X′1   図 犬り図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2次元画像を処理対象とし、あらかじめ教示しておいた
    物体の形状情報を参照して認識対象物体を識別しかつ位
    置等を計測する方式のロボット用視覚装置において、画
    像入力部と、教示処理部と、認識処理部と、認識対象物
    体をあらかじめ教示する場合には上記教示処理部を上記
    画像入力部に接続し、認識対象物体を識別する場合には
    上記認識処理部を上記画像入力部に接続する切換接続手
    段とを設け、上記画像入力部は、対象物体の2次元画像
    を得る撮像手段、該撮像手段により得られたアナログ映
    像信号をディジタル画像情報に変換する画像変換手段、
    上記ディジタル画像情報から対象物体の輪郭像を求め各
    輪郭点の座標を抽出する輪郭抽出手段、及び上記各輪郭
    点の座標を格納する輪郭点座標格納手段を有し、上記教
    示処理部は、上記輪郭点座標格納手段に格納されている
    輪郭点の座標を用いて対象物体像の形状データを抽出す
    る形状データ抽出手段、上記形状データを格納する教示
    形状データ格納手段、上記輪郭点の座標を用いて対象物
    体像の重心座標と慣性主軸の傾きを求める重心・傾き計
    算手段、上記対象物体像の重心座標と慣性主軸の傾きを
    格納する座標変換係数格納手段、上記対象物体像の重心
    座標と慣性主軸の傾きから物体像固有の座標軸を決定し
    上記対象物体像と物体像固有の座標軸全表示すると共に
    該表示された任童の点を計測点として座標入力する計測
    点座標入力手段、及び入力された計測点の゛計測点座標
    を格納する計測点座標入力手段金有し、上記認識処理部
    は、上記形状データ抽・出手段、該形状データ抽出手段
    により抽出された形状データと上記教示形状データ格納
    手段に格納されている形状データとを比較して同じ教示
    物体についての判断を行う比較手段、上記重心、傾き計
    算手段、上記座標変換係数格納手段、上記比較手段によ
    り同じ教示物体であると判断された対象物体像の計測点
    の座標を上記計測点座標格納手段から読み出して上記座
    標変換係数格納手段に格納されている対象物体像の重心
    座標と慣性主軸の傾きに基づいて座標変換する計測点座
    標変換手段を有することを特徴とするロボット用視覚装
    置。
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JPS58217084A true JPS58217084A (ja) 1983-12-16
JPH0142428B2 JPH0142428B2 (ja) 1989-09-12

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