JPS61198015A - 二組の照度差ステレオ法にもとづく距離計測法及びその装置 - Google Patents

二組の照度差ステレオ法にもとづく距離計測法及びその装置

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JPS61198015A
JPS61198015A JP24030384A JP24030384A JPS61198015A JP S61198015 A JPS61198015 A JP S61198015A JP 24030384 A JP24030384 A JP 24030384A JP 24030384 A JP24030384 A JP 24030384A JP S61198015 A JPS61198015 A JP S61198015A
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Katsushi Ikeuchi
克史 池内
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マニプレータ作業環境において作業対象の三
次元位置を高速に、かつ、簡便に計測する距離計測方法
及び装置に関する。
〔従来技術〕
マニプレータ作業環境において作業対象の位置は外乱に
より変化する。従って、作業のたびに対象の位置を計測
する必要がある。このような環境における三次元位置計
測装置として従来から三台のTVカメラを用いて対象を
角度を変えて写した二枚の画像よシ明るさの分布を比較
して位置を計測するもの(第7図示)、また、一台のT
Vカメラで光源の方向を変化させて写した複数枚の画像
の明るさの変化から対象各部の面素の方向を決定するも
の(第5図示)などが知られていた。しかし、前述の三
台のTVカメラの画像の明るさを比較する場合、画像の
一点の距離を算出するためにもその点の周辺部分の明る
さと他方の画像の対応する可能性のある森付近の明るさ
分布とを全て比較する必要があp、さらに、比較は画像
上の各点ごとに行われ港ため多大な計算時間を要すると
いう欠点があった。
一方、一台のTVカメラで光源の方向を変化させて画像
をとシ、各画像の対応する点上の明るさの変化から面素
の方向を決定する方法では、方向は決定できるものの絶
対距離は決定できないという問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上記の従来技術が残していた課題を解消する
ためになされたもので、三台のTVカメラを使用し、光
源の方向を変化させた大枚の画像をとシこみ、これから
、従来の方法のように明るさを直接比較するのではなく
、まず、二枚の法線分布図を求め、これから類似方向を
持つ領域を生成し、この領域を左右画像について比較す
ることにより、高速に画像上の各点の鳴動距離を測定す
る距離計測方法及びその装置鴛提供することを目的とす
る。以下本発明について実施例に基づき図を用いて説明
する。
〔問題点を解決するだめの手段〕
第1図は本発明の方法を実施するだめの装置の概略図で
あシ、第1図において、1,2.3は夫々光源であり、
これらは計算機からの指令に応じて点滅する。4Lは左
TVカメラ、4Rは右TVカメラで、6の切換えスイン
チにより、7のADコンバータを介して計算機に画像デ
ータを送りこむ。以上で構成される。
第2図は本発明方法のソフトウェアの流れ図である。1
0は照度差ステレオ本体で明るさの組合せを面素の方向
に変換する。11は変換表である。14は面素の法線方
向分布図から類似の方向を持つ面素を束ねて一つの領域
とする領域分割部である。17は左右の領域を比較する
比較部、19は左右の領域重心の相対位置関係から領域
の重心の絶対距離を算出する距離変換部である。
〔作 用〕
以下に本発明方法の各部の作用について説明する。
(1)準備1(照度差ステレオ参照表)第3図では照度
差ステレオ参照表を作成するための補正球の概略が示さ
れている。
まず、本処理に先立って、同図に示すような準備を行う
。これは照度差ステレオ面素方向変換表を作製するため
である。同図において22はロボットが作業する対象と
同一の反射率を持った球である。この球22を23の黒
色板の上に置き、4Lあるいは4R,のTVカメラの画
像におさまる位置に置く。24は球22の台座であり、
これに25.26.27の補助光源が付属している。ま
ず最初、主光源1.2.3及び補助光源25.26.2
7を点燈し、球22の画像を左TVカメラ4Lを通して
計算機にとシ込む。これから球22の輪郭を抽出する。
次に、光源1のみを点燈した画像、光源2のみを点燈し
た画像、光源3のみを点燈した画像の三枚を左TVカメ
ラ4Lを通して計算機にとシこむ。画像の各点で輪郭線
の位置から面の方向を計算し、そこでの三枚の画像から
の明るさの三つ組を得る。これを全点について実行し、
明るさを三次元の各軸とし、三次元空間中の点に対応す
る明るさを得た場所での面の方向を蓄える参照表を作製
する。右TVカメラ4Rを通した画像についても、上記
同様の操作をほどこし、参照表を作製する。
(2)準備2(視差距離変換表) 視差距離変換表を作製するために市松模様板28(第4
図示)を左、右のTVカメラ4L、4Rが観測できる位
置に置く。この時の床からの高さを計測する。次に、左
、右のTVカメラ4L、4Rを通して、市松模様板28
の画像をとシこむ。同一場所の画像上での位置すれと先
の床からの高さを記録する。この操作を可能性のある高
さの範囲内で行う。この記録から視差距離変換表を作製
する。
(3)本処理 本処理では、左右TV左カメラL、4Rの照度差ステレ
オ参照表11−1.11−2、視差距離変換表20が計
算機内に蓄えられているものとする。作業環境において
、光源1を点燈し、左TVカメラ4L、ADコンバータ
7を通して計算機内部に画像をとシこむ。つづいて、右
TVカメラ4Rを通して画像をとシこむ。光源1を消燈
し、光源2を点燈して左右のTV左カメラL、4Rを通
して画像をとシこむ。光源2を消燈し、光源3を点燈し
て、左右のTV左カメラL、4Rを通して画像をとシこ
む。こうして左TVカメラ4Lによる三光源下の三枚の
画像8Lと右TVカメラ4Rによる三光源下の三枚の画
像8Rが得られる。
三枚の左画像8Lに左照度差ステレオ参照表11Lを利
用した照度差ステレオ本体10を作用させる。作用は、
三枚の画像8Lの対応する位置での明るさを読み出し、
参照表の対応する位置に格納されている面の方向をとシ
出し、左法線方向分布図12Lの対応する位置に出力す
る。同様の操作を石門るさ分布図8Rに対しても、右照
度差ステレオ参照表11Rを利用して右法線方向分布図
12Rを得る。左右の法線方向分布図12L、12Rに
対して、領域分割部14を作用させる。操作としては、
まず、面素方向の不連続線を発見し、そこを地の部分と
する。さらに細かい分割が必要な時は、測地ドームによ
る分割を行う。面素の求まった部分の連結領域を決定し
、異なった連結領域ごとに異なった番号を割振る。この
領域分割部14によって左法線方向分布図12Lから左
領域分割結果15L、右法線方向分布図12Rから右領
域分割結果15Rが得られる。比較部17では、領域分
割結果から左右各領域の重心位置、領域の面積、領域の
平均面素方向を計算する。
次に、左領域の重心を一つとシ出し、右重心に同様のY
座標、領域の面積、領域の平均素方向を持つものがない
かを探索する。これを左領域の重心全てについて行う。
これにより、重心視差分布図18が得られる。重心位置
における視差を視差距離変換表20によって距離情報に
する。次に、これと領域の平均面素方向より領域各点で
の距離分布を得る。これを全領域について行い距離分布
図21を得るものである。さらに細かい分布図が必要な
場合は、先の細かい測地ドームによる領域分割を利用す
る。この場合、細かい領域対応は、あらい領域対応をも
とにして行う。このように順次必要な精度まで求めて行
く。
なお、実施例では、照度差ステレオ用光源  ・は三台
、TV右カメラ三台としたが、照度差ステレオ用光源、
TV右カメラ数を増せば精度は上がるのはもちろんであ
る。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば左TVカメ
ラ4Lの画像と右TVカメラ4Rの画像を対応ずけるの
に画像の各点での比較を行わず、まず、面素方向分布図
12L、12Rを得て、これを領域分割した領域分割結
果15L、15Rの各領域の重心を用いたので、左右画
像の照合回数が飛躍的、すなわち、通常の場合従来装置
の/ 程度に減少し、非常に高速に重心位置での距離が
計測できるという優れた効果がある。
また、領域内の各点での面素の方向が面素方向分布12
L、12Rとして得られているので、これよシ領域各点
での距離が簡単に得られ、距離分布図21が得られる利
点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するだめの装置の概略図、
第2図は本発明の方法のソフトウェアを説明するだめの
図、第3図は照度差ステレオ参照表用補正球の概略図、
第4図は視差距離変換表作製に使用した市松模様の図、
第5図は従来の照度差ステレオの概略図、第6図は従来
の照度差ステレオのソフトウェアの概略図、第7図は従
来の両眼ステレオの概略図、第8図は従来の両眼ステレ
オのソフトウェアの概略図である。 図中、1.2.3は夫々照度差ステレオ用光源、4.4
L、4Rは夫々TVカメラ、左TVカメラ、右TVカメ
ラ、6は切換スイッチ、7はADコンバータ、8L、8
Rは夫々左、布間るさ分布図、10は照度差ステレオ本
体、11L、11Rは夫々左、′右照度差ステレオ参照
表、12.12L、12Rは夫々法線方向分布図、左、
右法線方向分布図、14は領域分割部、15L、15R
は夫々左、右領域分割結果、17は左、右領域照合部、
18は重心視差分布図、19は視差距離変換部、20は
視差距離変換表、21は距離分布図、22は照度差ステ
レオ参照表用補正球、23は背景黒板、24は台座、2
5.26.27は夫々補助光源、28は市松模様板、2
9は左右間るさ照合部である。 7′3図 、T’5図 7′6図 77図 78図 L R 置=エコ 手続補正書(自発) 昭和60年 3月12日 昭和59年特許願第240303号 2発明の名称 二組の照度差ステレオ法にもとづく距離計測法及びその
装置3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 4指定代理人 @ ’F ! = a ;訴貰赫百佐藤蒙平1.−;5
補正の対象          j−一’ 、”、、L
j−□ 々 訃□1−ノ 願書の発明の名称の欄及び明細書中、発明(1)願書に
記載の発明の名称「二組の照度差ステレオ法にもとすく
距離計測法及びその装置1を[二組の照度差ステレオ法
にもとづく距離計測法及びその装置]に訂正します。 (2)  明細書中、第1頁上から3行〜4行に記載の
発明の名称[二組の照度差ステレオ法にもとず(距離計
測法及びその装置]を[二組の照度差ステレオ法にもと
づく距離計測法及びその装置]に訂正します。 (3)  特許請求の範囲を別紙のとおシ訂正します。 特許請求の範囲 (1)TVカメラの位置を変化させずに三方の異なった
光源下で、光源の方向のみが変化した三枚の画像より、
被写体の反射率を仮定して被写体表面上の法線方向分布
図を得る照度差ステレオを、二組使用して二枚の法線方
向分布図を求め、この法線分布図を法線の方向に応じて
連結領域に分割して二枚の領域分割図を求め、この左右
の領域の面積、平均法線方向、重心の位置を比較し、前
記左右の領域の重心を対応付け、この重心位置での視差
を求め、この視差を視差距離変換表により前記重心位置
での距離とし、この距離と前記領域の平均法線方向とか
ら前記領域内の点での距離とし、距離分布図を求めるこ
とを特徴どする二組の照度差ステレオ法にもとづく距離
計測方法。 (2)TVカメラの位置を変化させずに少くとも三方の
異なった光源下で、被写体までの距離を測定する距離測
定装置であって、前記被写体の明度の変化をつけるため
の少くとも三台の照度差ステレオ用光源と、視差をつく
るだめの少くとも三台のTVカメラとを備えたことを特
徴とする二組の照度差ステレオ法にもとづく距離計測装
置。 ■1手続補正書 昭和61年 3月28日 昭和59年特許願第2403038 2 発明の名称 二組の照度差ステレオ法にもとづく 距離計測法及びその装置 3 補正をする者 事イ1との関係  特許出願人 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号 114工業技術院長 等々力 達 4 指定代理人 申t−り=λ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)TVカメラの位置を変化させずに三方の異なつた
    光源下で、光源の方向のみが変化した三枚の画像より、
    被写体の反射率を仮定して被写体表面上の法線方向分布
    図を得る照度差ステレオを、二組使用して二枚の法線方
    向分布図を求め、この法線分布図を法線の方向に応じて
    連結領域に分割して二枚の領域分割図を求め、この左右
    の領域の面積、平均法線方向、重心の位置を比較し、前
    記左右の領域の重心を対応付け、この重心位置での視差
    を求め、この視差を視差距離変換表により前記重心位置
    での距離とし、この距離と前記領域の平均法線方向とか
    ら前記領域内の点での距離とし、距離分布図を求めるこ
    とを特徴とする二組の照度差ステレオ法にもとずく距離
    計測方法。
  2. (2)TVカメラの位置を変化させずに少くとも三方の
    異なつた光源下で、被写体までの距離を測定する距離測
    定装置であつて、前記被写体の明度の変化をつけるため
    の少くとも三台の照度差ステレオ用光源と、視差をつく
    るための少くとも二台のTVカメラとを備えたことを特
    徴とする二組の照度差ステレオ法にもとずく距離計測装
    置。
JP24030384A 1984-11-14 1984-11-14 二組の照度差ステレオ法にもとづく距離計測法及びその装置 Granted JPS61198015A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008128815A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Stanley Electric Co Ltd 遠近判定方法およびその装置
JP2009236696A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toppan Printing Co Ltd 被写体の3次元画像計測方法、計測システム、並びに計測プログラム
WO2010032792A1 (ja) 2008-09-18 2010-03-25 オムロン株式会社 3次元計測装置およびその方法
US11159778B2 (en) 2018-06-29 2021-10-26 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus, method of processing image, and storage medium

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