JPS6055479A - 物体認識装置 - Google Patents
物体認識装置Info
- Publication number
- JPS6055479A JPS6055479A JP58163743A JP16374383A JPS6055479A JP S6055479 A JPS6055479 A JP S6055479A JP 58163743 A JP58163743 A JP 58163743A JP 16374383 A JP16374383 A JP 16374383A JP S6055479 A JPS6055479 A JP S6055479A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- feature point
- camera
- coordinate plane
- point
- counter
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- Granted
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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。
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、産業ロボット等の技術分野に適用される物体
認識装置に関連し、殊に本発明は、物体を画像化し物体
画像の特徴をなす点（以下「特徴点」という）に着目し
て物体を三次元的に認識する物体認識装置に関する。
認識装置に関連し、殊に本発明は、物体を画像化し物体
画像の特徴をなす点（以下「特徴点」という）に着目し
て物体を三次元的に認識する物体認識装置に関する。
〈発明の背景〉
通常三次元物体の認識には、対をなす２個の視覚系を用
いる。この両視覚系に物体の画像を結像させると、視覚
系の隔りに起因する画像間のずれが生じ、このずれを両
画像の対応する特徴点から検出することにより、物体の
立体的把握が可能となる。従ってこの場合、一方視覚系
にかかる画像の特徴点と、他方視覚系にががる画像の特
徴点とを対応させることが必要となる。
いる。この両視覚系に物体の画像を結像させると、視覚
系の隔りに起因する画像間のずれが生じ、このずれを両
画像の対応する特徴点から検出することにより、物体の
立体的把握が可能となる。従ってこの場合、一方視覚系
にかかる画像の特徴点と、他方視覚系にががる画像の特
徴点とを対応させることが必要となる。
このため従来は、画像の明暗パターンを照合する等して
、両画像の対応する特徴点を検出していたが、この種方
法では照合処理が著しく複雑となって、効率が悪（、而
も精度的に十分満足ゆく結果が得られていない。
、両画像の対応する特徴点を検出していたが、この種方
法では照合処理が著しく複雑となって、効率が悪（、而
も精度的に十分満足ゆく結果が得られていない。
〈発明の目的〉
本発明は、２個の視覚系を必要とせず、単一の視覚系を
もってこれを移行さぜる方式を採用することによって、
特徴点間の対応処理が必要なく、処理効率お′よび精度
を向上させた物体認識装置を提供することを目的とする
。
もってこれを移行さぜる方式を採用することによって、
特徴点間の対応処理が必要なく、処理効率お′よび精度
を向上させた物体認識装置を提供することを目的とする
。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、本発明では、カメラを移行さ
せて座標平面上で物体画像を変位させ、カメラの移行に
伴なう特徴点の変位範囲を規定することにより、特徴点
の変位位置を追跡すると共に、特徴点の追跡データおよ
びカメラの空間位置データに基づき特徴点に対応する物
点の三次元座標を算出するようにした。
せて座標平面上で物体画像を変位させ、カメラの移行に
伴なう特徴点の変位範囲を規定することにより、特徴点
の変位位置を追跡すると共に、特徴点の追跡データおよ
びカメラの空間位置データに基づき特徴点に対応する物
点の三次元座標を算出するようにした。
本発明によれば、単一の視覚系をもって、而も特徴点間
の対応処理を行なうことな（、着目した特徴点にかかる
物点を三次元的に認識でき、物体認識処理の簡易化、更
には処理効率および精度の向上を実現できる。また着目
した特徴点を座標平面上で追跡する方式であるから、複
数個の特徴点につき同時に物体認識処理が可能である等
、発明目的を達成した顕著な効果を奏する。
の対応処理を行なうことな（、着目した特徴点にかかる
物点を三次元的に認識でき、物体認識処理の簡易化、更
には処理効率および精度の向上を実現できる。また着目
した特徴点を座標平面上で追跡する方式であるから、複
数個の特徴点につき同時に物体認識処理が可能である等
、発明目的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉
第１図は本発明を産業ロボットの姿勢並びに位置検出に
実施した例を示す。図示例のロボット１は、基台２上に
複数のアーム３，３を枢支連結した構造であり、各アー
ム３および手先部４には夫々輝点５を設定しである。ロ
ボット１の対向位置にはテレビカメラ６が移動可能に配
備してあり、カメラ６を駆動機構（図示せず）により移
行させつつ座標平面上に各輝点５を含むロボット１の画
像を得る。輝点５は物体画像において特徴点を形成する
ためのものであり、発光ダイオード等の発光素子を使用
する他、第２図に示す如く、光ファイバ７の端面を輝点
５とする等、任意の方式、を採択し得る。
実施した例を示す。図示例のロボット１は、基台２上に
複数のアーム３，３を枢支連結した構造であり、各アー
ム３および手先部４には夫々輝点５を設定しである。ロ
ボット１の対向位置にはテレビカメラ６が移動可能に配
備してあり、カメラ６を駆動機構（図示せず）により移
行させつつ座標平面上に各輝点５を含むロボット１の画
像を得る。輝点５は物体画像において特徴点を形成する
ためのものであり、発光ダイオード等の発光素子を使用
する他、第２図に示す如く、光ファイバ７の端面を輝点
５とする等、任意の方式、を採択し得る。
第３図はＸＹＺ座標におけるカメラ６の移動軌跡を、ま
た第４図はカメラ６の移行に伴なうＩＪ座標平面８にお
ける特徴点の変位を夫々示す。同図において、カメラ６
が時刻【１でＡ（Ｌｔ）地点に位置し、時刻【２でＢ（
１２）地点へ移行するとき、特徴点Ｐｌはａｌ（Ｌｔ）
地点よりｂｔ （Ｌ２）地点へ、特徴点Ｐ２はａ２（ｔ
ｔ）地点よりｂｚ（ｔ２）地点へ、特徴点Ｐ３はａｓ（
ｔｔ’）地点よりｂａ （Ｌａ ）地点へ夫々変位する
。この座標平面８を光学走査すると、各フィールド間に
垂直同期信号ｄを含むビデオ信号■（第５図に示す）が
得られる。か（てカメラ６を移動しつつ座標平面８を走
査した場合、第６図に示す座標（ｉ、ｊ）に位置する特
徴点Ｐは、１フイールドに相当する時間経過後には座標
（ｉ’、ｊ’）の位置に変位しており、従って前記ビデ
オ信号Ｖは各フィールド毎に若干具なった信号波形とな
る。
た第４図はカメラ６の移行に伴なうＩＪ座標平面８にお
ける特徴点の変位を夫々示す。同図において、カメラ６
が時刻【１でＡ（Ｌｔ）地点に位置し、時刻【２でＢ（
１２）地点へ移行するとき、特徴点Ｐｌはａｌ（Ｌｔ）
地点よりｂｔ （Ｌ２）地点へ、特徴点Ｐ２はａ２（ｔ
ｔ）地点よりｂｚ（ｔ２）地点へ、特徴点Ｐ３はａｓ（
ｔｔ’）地点よりｂａ （Ｌａ ）地点へ夫々変位する
。この座標平面８を光学走査すると、各フィールド間に
垂直同期信号ｄを含むビデオ信号■（第５図に示す）が
得られる。か（てカメラ６を移動しつつ座標平面８を走
査した場合、第６図に示す座標（ｉ、ｊ）に位置する特
徴点Ｐは、１フイールドに相当する時間経過後には座標
（ｉ’、ｊ’）の位置に変位しており、従って前記ビデ
オ信号Ｖは各フィールド毎に若干具なった信号波形とな
る。
第７図は本発明にかかる物体認識装置の回路構成例を示
す。図示例の装置は、複数個の追跡回路１１と、各追跡
回路１１の動作を制御ポート１５を介して一連に制御す
るＣ Ｐ Ｕ （ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ ） １２とを含み、ＣＰＵ１２はメモリ１
３に対するデータの読書きを行ないつつ物体認識に関す
る各種演算、処理を実行すると共に、外部インターフェ
ース１４を介して入出力機器（図示せず）の動作を制御
する。前記各追跡回路１１は、同一構成のＩ座標追跡器
９およびＪ座標追跡器１ｏより成り、図示例の装置の場
合、追跡回路数に相当する個数の特徴点Ｐにつき同時に
物体認識処理を実行し得る。
す。図示例の装置は、複数個の追跡回路１１と、各追跡
回路１１の動作を制御ポート１５を介して一連に制御す
るＣ Ｐ Ｕ （ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ ） １２とを含み、ＣＰＵ１２はメモリ１
３に対するデータの読書きを行ないつつ物体認識に関す
る各種演算、処理を実行すると共に、外部インターフェ
ース１４を介して入出力機器（図示せず）の動作を制御
する。前記各追跡回路１１は、同一構成のＩ座標追跡器
９およびＪ座標追跡器１ｏより成り、図示例の装置の場
合、追跡回路数に相当する個数の特徴点Ｐにつき同時に
物体認識処理を実行し得る。
第８図はＩ型追跡器９の回路構成例を示す。
第８図において、カウンタ１６はＩ軸りロック信号Ｃｉ
を計数することにより、座標平面８におけるＩ軸方向の
現走査位置を検出する。ラッチ回路１７はオア回路１８
からの信号出力に応じてラッチ動作し、ラッチしたカウ
ンタ１６の計数値はデータバスを介してＣＰＵ１２に取
り込まれると共に、セット信号Ｓ（第９図（６）に示す
）の入力により、その計数値と、所定数（例えば「１」
）加算した値および、所定数（例えば「ｌ」）減算した
値がアップダウンカウンタ等より成るデータ設定器１９
，２０．２１にセットされる。
を計数することにより、座標平面８におけるＩ軸方向の
現走査位置を検出する。ラッチ回路１７はオア回路１８
からの信号出力に応じてラッチ動作し、ラッチしたカウ
ンタ１６の計数値はデータバスを介してＣＰＵ１２に取
り込まれると共に、セット信号Ｓ（第９図（６）に示す
）の入力により、その計数値と、所定数（例えば「１」
）加算した値および、所定数（例えば「ｌ」）減算した
値がアップダウンカウンタ等より成るデータ設定器１９
，２０．２１にセットされる。
前記オア回路１８には、初期設定信号１１ｘｌｎ（第９
図（３）〜（５）に示す）とアンド回路２２のアンド出
力が入力され、またアンド回路２２にはＪ軸追跡器１０
からの一致信号、クロックビデオ信号Ｖ（ｆｆｉ９図（
２）に示す）および、オア回路２３のオア出力が入力さ
れる。前記カウンタ１６の計数値と、各データ設定器１
９，２０．２１の内容とは夫々エクスクル−シブ・オア
回路２４．２５．２６（以下「ＥＸ、オア回路」という
）にて比較され、両者が一致すると、対応するＥＸ、オ
ア回路が一致信号を出力し、この一致信号はオア回路２
３を介してＪ軸追跡器１０および前記アンド回路２２へ
送出される。
図（３）〜（５）に示す）とアンド回路２２のアンド出
力が入力され、またアンド回路２２にはＪ軸追跡器１０
からの一致信号、クロックビデオ信号Ｖ（ｆｆｉ９図（
２）に示す）および、オア回路２３のオア出力が入力さ
れる。前記カウンタ１６の計数値と、各データ設定器１
９，２０．２１の内容とは夫々エクスクル−シブ・オア
回路２４．２５．２６（以下「ＥＸ、オア回路」という
）にて比較され、両者が一致すると、対応するＥＸ、オ
ア回路が一致信号を出力し、この一致信号はオア回路２
３を介してＪ軸追跡器１０および前記アンド回路２２へ
送出される。
第９図および第１０図は上記回路構成例のタイミングチ
ャートを示す。
ャートを示す。
図中クロックビデオ信号Ｖ（第９図（２）および第１０
図（４）に示す）は、座標平面８における特徴点の存在
位置に対応して論理「１」のレベルを有する信号であり
、前記ビデオ信号ＶにスレシュホールドレベルＴ）ｌを
設定して２値ビデオ信号Ｖ／（第１０図（２）に示す）
を得、更に２値ビデオ信号Ｖ／を基準クロックＣ（第１
０図（３）に示す）と同期させることによりクロックビ
デオ信号■を得ている。
図（４）に示す）は、座標平面８における特徴点の存在
位置に対応して論理「１」のレベルを有する信号であり
、前記ビデオ信号ＶにスレシュホールドレベルＴ）ｌを
設定して２値ビデオ信号Ｖ／（第１０図（２）に示す）
を得、更に２値ビデオ信号Ｖ／を基準クロックＣ（第１
０図（３）に示す）と同期させることによりクロックビ
デオ信号■を得ている。
然して複数の輝点５を有する物体は、移動するテレビカ
メラ６により画像化され、カメラ６の座標平面８には、
カメラ６の移動に伴なって変位する物体画像が得られる
。物体画像には各輝点５に対応する複数の特徴点Ｐが含
まれており、画像平面８の走査によりビデオ信号Ｖ、更
には信号変換されたクロックビデオ信号Ｖが得られる。
メラ６により画像化され、カメラ６の座標平面８には、
カメラ６の移動に伴なって変位する物体画像が得られる
。物体画像には各輝点５に対応する複数の特徴点Ｐが含
まれており、画像平面８の走査によりビデオ信号Ｖ、更
には信号変換されたクロックビデオ信号Ｖが得られる。
各追跡回路１１には、クロックビデオ信号■の他、Ｉ軸
りロックＣｉ、Ｊ軸りロックＣｊ等の信号が入力され、
最初の走査の場合、第１１図に示すステップ３１が“Ｙ
Ｅ Ｓ ”となるからステップ３２へ進み、各追跡回
路１１にｃｐｕ１２より初期設定信号１１〜Ｉｎが入力
され、各特徴点Ｐの座標位回が個別に初期設定される。
りロックＣｉ、Ｊ軸りロックＣｊ等の信号が入力され、
最初の走査の場合、第１１図に示すステップ３１が“Ｙ
Ｅ Ｓ ”となるからステップ３２へ進み、各追跡回
路１１にｃｐｕ１２より初期設定信号１１〜Ｉｎが入力
され、各特徴点Ｐの座標位回が個別に初期設定される。
すなわち各追跡回路１１において、Ｉ軸追跡器９のデー
タ設定器１９〜２１にはある特徴点が位置する座標平面
８のＩ軸座標およびその前後の座標がセットされ、まｔ
仝Ｊ軸追跡器１０の各データ設定器には同様にＪ軸座標
およびその前後の座標がセットされる。更に特徴点の位
置データである上記座標はｃｐｕｉ２に取り込まれた後
、時刻、カメラ位置、カメラ姿勢に関するデータととも
にメモリ１３（第１２図に示す月こ格納される。尚これ
−らデータの取込みは、第９図（１）に示す垂直ブラン
キング期間を利用して行なわれる。
タ設定器１９〜２１にはある特徴点が位置する座標平面
８のＩ軸座標およびその前後の座標がセットされ、まｔ
仝Ｊ軸追跡器１０の各データ設定器には同様にＪ軸座標
およびその前後の座標がセットされる。更に特徴点の位
置データである上記座標はｃｐｕｉ２に取り込まれた後
、時刻、カメラ位置、カメラ姿勢に関するデータととも
にメモリ１３（第１２図に示す月こ格納される。尚これ
−らデータの取込みは、第９図（１）に示す垂直ブラン
キング期間を利用して行なわれる。
更に座標平面８が走査されると、ステップ３３が°’Ｙ
ＥＳ”となってステップ３４へ進み、各追跡回路１１に
おいて、カウンタ１１の計数値と各データ設定器１９〜
２１の内容とが比較され、画像変位に伴なう特徴点の動
きが追跡される。
ＥＳ”となってステップ３４へ進み、各追跡回路１１に
おいて、カウンタ１１の計数値と各データ設定器１９〜
２１の内容とが比較され、画像変位に伴なう特徴点の動
きが追跡される。
そしてＩ軸追跡器９およびＪ軸追跡器１０においていず
れがＥＸ、オア回路２４〜２６が同時に一致信号を出力
したとき、ラッチ回路１７によリカウンタ１６の計数値
がラッチされ、その計数値に基づき各データ設定器１９
〜２１の内容が更新される。同様の処理が各フィールド
毎に繰返し実行され、走査回数が予め定められた値ｎＬ
に達すると、ステップ３６が“ＹＥＳ″となり、ＣＰＵ
Ｉ２はラッチされたカウンタ１６の計数値を特徴点の現
在位置座標として取り込み、これを時刻、カメラ位置、
カメラ姿勢の各データとともにメモリ１３へ格納する。
れがＥＸ、オア回路２４〜２６が同時に一致信号を出力
したとき、ラッチ回路１７によリカウンタ１６の計数値
がラッチされ、その計数値に基づき各データ設定器１９
〜２１の内容が更新される。同様の処理が各フィールド
毎に繰返し実行され、走査回数が予め定められた値ｎＬ
に達すると、ステップ３６が“ＹＥＳ″となり、ＣＰＵ
Ｉ２はラッチされたカウンタ１６の計数値を特徴点の現
在位置座標として取り込み、これを時刻、カメラ位置、
カメラ姿勢の各データとともにメモリ１３へ格納する。
ついでステップ３７において、ＣＰＵ１２はメモリ１３
の上記格納データに基づき公知の演算を実行し、各特徴
点（輝点）の三次元座標を算出し、これをメモリ１３に
格納する。尚ｆｉｌ１図のステップ３６は、各走査完了
毎にＣＩ”Ｕ１２が実行するシステム各部への通信処理
動作を示す。
の上記格納データに基づき公知の演算を実行し、各特徴
点（輝点）の三次元座標を算出し、これをメモリ１３に
格納する。尚ｆｉｌ１図のステップ３６は、各走査完了
毎にＣＩ”Ｕ１２が実行するシステム各部への通信処理
動作を示す。
第１図は産業ロボットの位置等の認識処理動作を示す説
明図、第２図は輝点の構成例を示す説明図、第３図はカ
メラの移動状態を示す説明図、第４図は座標平面上の特
徴点の変位を示す説明図、第５図はビデオ信号の波形説
明図、第６図は座標平面上の特徴点の変位を示す説明図
、第７図および第８図は本発明にかかる物体認識装置の
回路構成例を示すブロック図、第９図（１）〜（７）お
よび第１０図（１）〜（４）は第７図および第８図の回
路構成例におけるタイミングチャート、第１１図は物体
認識処理動作を示すフローチャート、第１２図はメモリ
の内容を示す説明図である。 ６・・・・・・カメラ ８−・・・・・座標平面１１・
・・・・・追跡回路 １２・・・・・・ＣＰＵ特許出願
人 立石電機株式会社 昔２ 函 分３０ 分４函 芳６ ン 升９ 図 ９１ ノＯΣシ］
明図、第２図は輝点の構成例を示す説明図、第３図はカ
メラの移動状態を示す説明図、第４図は座標平面上の特
徴点の変位を示す説明図、第５図はビデオ信号の波形説
明図、第６図は座標平面上の特徴点の変位を示す説明図
、第７図および第８図は本発明にかかる物体認識装置の
回路構成例を示すブロック図、第９図（１）〜（７）お
よび第１０図（１）〜（４）は第７図および第８図の回
路構成例におけるタイミングチャート、第１１図は物体
認識処理動作を示すフローチャート、第１２図はメモリ
の内容を示す説明図である。 ６・・・・・・カメラ ８−・・・・・座標平面１１・
・・・・・追跡回路 １２・・・・・・ＣＰＵ特許出願
人 立石電機株式会社 昔２ 函 分３０ 分４函 芳６ ン 升９ 図 ９１ ノＯΣシ］
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ 座標平面上に物体画像を得るカメラと、カメラを移
行させて物体画像を変位させる手段と、座標平面を走査
して物体画像の特徴点を検出する手段と、座標平面上の
現走査位置を計測する手段と、カメラの移行に伴なう特
徴点の変位範囲をデータ設定する手段と、現走査位置と
特徴点の変位範囲とをデータ比較して特徴点が変位した
位置を追跡する手段と、特徴点の追跡データおよびカメ
ラの空間位置データに基づき特徴点に対応する物点の三
次元座標を算出する手段とを具備して成る物体認識装置
。 ■ 特徴点は、物体に配置された輝点によって与えられ
る特許請求の範囲第１項記載の物体認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58163743A JPS6055479A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 物体認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58163743A JPS6055479A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 物体認識装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055479A true JPS6055479A (ja) | 1985-03-30 |
| JPH0412507B2 JPH0412507B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=15779832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58163743A Granted JPS6055479A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 物体認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055479A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6295368B1 (en) | 1998-04-10 | 2001-09-25 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscopic image processing system capable of estimating absolute shape of object entity |
-
1983
- 1983-09-05 JP JP58163743A patent/JPS6055479A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6295368B1 (en) | 1998-04-10 | 2001-09-25 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscopic image processing system capable of estimating absolute shape of object entity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412507B2 (ja) | 1992-03-04 |
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