JPS5890268A - ３次元物体の検出方法 - Google Patents

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】 この発明は３次元物体の検出装置、特に工場内や道路等
の環境内を移動するロボット等の移動機械の視覚装置に
ｒＪＡ′！ｌるものである。

例えば４Ｍ路における商人の単独行動を補助する旨導犬
ロボッ１〜等においては、その装置自体が自分−１− の位置と方向を、街路の交差点等に敷設したランドマー
クと、機械内に内臓したランドマーク等の環境のマツプ
とを利用して知り、盲人の要望に応じて盲人を誘導する
ことができイ）。その際、路上には種々の障害物がある
たＶ）、イれらを検出してその時々の状況に応じて最適
の行動を取る必要がある。障害物には、大別１ノで移！
すＪ障害物と静止障害物とがあり、また地面の穴や段差
等も検出する必要がある。移動する障害物に関しては超
音波計たり、こちらが止まっていても衝突の危険がある
場合には、相手に対して警告を発づる等の対処が割合簡
単に出来る。しかし、静止障害物に対処づる場合には、
その物体の１確な（＋’ｌ　首や大きさ、形状等の情報
が重要であり、超音波にＪこる計測のみＣは不十分で、
視覚レンジ−を用いる必要が生じて来る。視覚センサと
しては、複数のカメラを用い、−２− これにＪこり立体視の方法で３次元物体の位］６を削測
する研究は今までも数多く発表されている。一般に、空
間の３次元座標は左右のカメラの２次元座標上での対応
点が定まれば、三角測量の原理で容易に削粋しうる。問
題は、対応点を決定する方ロボットの制御用には不向き
である。このようイｒ事から３次元物体の検出を一層簡
単に行いうる装置ないし方法の開発が望まれている。

この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであ
って、３次元物体の検出を簡単な操作によって正確に行
うことができ、情報処理の簡略化が可能で、実時間で処
理が出来、しかも安価な３次元物体検出装置を提供する
ことを目的とづるものである。

この目的に対応してこの発明の３次元物イホの検出装置
は１、移動体と、移動体に３次元座標の軸に−３＝ 関して回転可能に取（＝Ｉりらねた２台のカメラとを備
え、探査物体に関づる一定点に１１３ＬＪる測定の結果
と、探査物イホにλ１づイ）一方のカメラの視線方向へ
移動体を移動さけた点での測定の結果とを比較づるＪ：
うに構成したことを特徴としでいる。

以下この発明の訂細を一実旅例について説明づる。

第１図において、１は検出攻防で・ある。検出装置１は
移動車２をイイｒえる。移動車２は車輪３を一ブコンソ
ール制御装置１２、Ｄ／△変換器１３．１ノーボアンプ
１４、及びカメラ制御装置１５を備えている。移動車２
の位置は制ｊλ１１装冒にｊ；つて計測される。移動車
２には２台の一テレビカメラ４ａ１／１１）が取イ４ｊ
（Ｊられている。カメラ／′１ａ１４１）はそれぞれ３
次元座標の１１１１１＋　（０−Ｘ、　Ｙ、　Ｚ）に関
して回転可ＯＬである。ノＪメラ４＋＋、’１１）の回
転角度−４− は制御装置によって計測される。また、カメラ４ａ、４
．Ｉ）はイれぞれ別個の画像装置５ａ、５ｂ（第１図、
第２図）を介して制御装置に接続する。

画像装置５ａ　、５ｂは画像処理装置に接続している。

画像装置５ａ　、５ｂ上の画像は制御装置によう４ａの
中心を（Ｘ、　、　Ｙ、　　、　ｚ、　）、カメラ４ｂ
の中心を（Ｘ、、Ｙ２．Ｚ２）とし、それぞれのレンズ
の中心線の方向余弦をイれぞれ（λＩ。

μ７．ν、、）、、（２２，μ２１．シ２　）とする。

そして以下に示す手順で探査対象である物体１０の有無
の検出とその位置の測定を行う。づ−なわち、第２図に
示すように、カメラ４ａからの信号による画像装置５ａ
上の画像に前処理を施し、障害物等の物体１０とおぼし
き注目したいパターンを視野の中心窩に捉える。そのと
きのノｊメラの姿勢角からベタ１−ルＶ’１　（Ｖｌ　
１．Ｖｌ　２．Ｖｌ３）が＝　　　　５　　　− 求まる（第１図）。このとぎ仮想的＜’Ｋ　Ｖ　１ベク
トルのカメラ／ｌｂによる像は画像装置５１〕の像面上
の直線どなる。この線分上に右カメラ４ａで捉えた像の
対応点が存在覆る。したがって、この線分上で、右カメ
ラ４ａのパターンと類似のパターンイ　を対応パターン
の候補として選−Ｓ’：。このにうに仮想ベクトルＶ１
のカメラ／１１）に、１３りる像である直線上に候補点
を捜づため探索η−る範囲が挟まり、処理を筒中化する
ことが出来る。その後、必要な候補点とカメラの中心を
結ぶベクトル〈λ２、μ２、ν２　〉を削節か１）求め
て−しよい。次に中心窩に捉えたふたつのカメラ／Ｉａ
、／Ｉ１１の中心軸の交点の座標を次の式にｊこり求め
る。

−６＝ νｌ　　　　ν２ 用いて求める。１．）、１．．１２　　を閾値として、
Φｏ　＜ｔｏ　ならば、そのパターンは捨てる。

ΦＯ＞ｔＱ　　の時は、第４図すに示づ−ように右側の
・カメラ４ａの視線の方向にｄだけ移動車２を前進させ
る。そして前進する前のパターンの像の大きさをＢ／　
　、前進後の像の大きさをＢ、レンズの焦点距離をｆと
づれば、物体までの距朗ｆ　　ｒｌｒｎと、物体の実際
の大きさ△は次の式で簡単に求まる。

−７− 次に左のカメラ／ｌ　ｌ）を物体のあるべき位置に点に
向け、もう一度一致度ΦＩをｉ’ｔ　Ｃ７？ｌ−る。も
し、対応が正しくプれば、Ｋ点に物体があるわ（プで、
もし、対応が正しくプればΦＩ　ニー［ｌ　を満足し、
距離の関係も、ｒＩｍ十ｄ　−ｒ　１ｂ＜　ｔ　２　　
が成立する（第４図ａの場合）。一方上記の関係が満足
されない場合は第４図すのよう＜’に偽の対応関係にあ
るわけで、別の対応点候補を捜づ過程にもどる。

【図面の簡単な説明】

８０１図はこの発明の一実施例に係わる３次元物体検出
装置の斜視説明図面、第２図は画像装置の画像間の一例
を示１ノ説明図、第３図は画像装置の画像間の伯の例を
示す説明図、及び第１図は物体の−８− 決定操作を示１線図である。 １・・・検出装置、　　２・・・移動車　　４ａ、／ｌ
ｂ・・・カメラ　　５ａ、５ｂ・・・画像装置 −９− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前記探査物体に対する前記一方のカメラの視線方向へ前
   記移動体を移動させた点での測定の結果とを比較でるよ
   うに構成したことを特徴とする３次元物体の検出装置。