JPS62166480A - 距離画像による二値化方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は産業用ロボット等で使用される視覚装置におけ
る二値化方法に関口、特にレーザースポラトラ使用した
視覚装置における距離画像による二値化方法に関する。

（従来の技術） 従来、視覚装置における二値化方法は、ＴＶカメラ等に
よって得られる輝度情報を輝度の閾値によって１泊）か
０（鉛に分類即ち二値化している。

しかし、輝度変化の少ない画像においては、適正な閾値
を求めることは難かしく最適な二値化画像を得ることが
できない。さらに周囲の照度変化やワークの表面状態に
左右されるうえ背景とワークとの輝度差が大きくないと
良い画像が得られないなどの問題点があった。かかる問
題を解決のため、例えば特開昭６０−１７３０５号、同
６（！−８９７０６号、同昭６０−２３７３０６号にお
いては、レーザー光を照射しその結像位置を１次元もし
くは２次元センサーで検出し被検出物の位置を１次元も
しくは２次元で検出するというものであるが、センサ一
部を移動することによって２次元検出を行なう等、処理
時間に問題があるうえ、従来のＴＶカメラを用いた視覚
センサ一部における特徴量計算等の複雑な処理はできな
いなどの問題点がありた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、視覚装置において、輝度変化の少い画
像、または背景とワークとの輝度差が少ない画像におい
ても、周囲の照度変化およびワークの表面状態に左右さ
れることのない適正な二値化画像を得ることができ、か
つ処理時間が早く、従来のＴＶカメラを用いた視覚セン
サーにおける特徴量計算等の複雑な処理もできる距離画
像による二値化方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、レーザー発振器によりレーザースポ
ット光を発生させ、該レーザースポット光を撮像面の垂
直方向および水平方向にスキャンコントローラーによっ
て制御される垂直方向制御ミラー装置および水平方向制
御ミラー装置を介して二次元方向に走査し、該走査した
該レーザースポット光の反射光であるレーザー反射光全
二次元センサー、によって二次元の位置情報として検出
し、該二次元の位置情報より距離情報に変換し、該距離
情報を距離の閾値によって二値化画像を求めることを特
徴とする距離画像による二値化方法としたものである。

（発明の作用） 本発明は、撮像面にレーザースポット光全スキャンする
ことによって得られる２次元情報を三次元（距離）情報
に変換し、距離情報による画像を距離による閾値によっ
て二値化するようにした。

レーザー反射光は正確な距離を算出し、輝度変化の少な
い画像や周囲の明るさに左右−されずに適正な二値化画
像を得ることができるようになった。

（実施例） 次に本発明の実施例につき図面全参照して説明すると、
第１図（ｂ）は本発明を実現するための装肯構成を示す
。第１図（ｂ）において、レーザー発振器（８）より出
力されるレーザースポット光（Ａ）は、ポリゴンミラー
αＪにより反射され撮像面α→に到達する。

この時、ポリゴンミラー（Ｉｎスキャンコントローラー
（９）によって制御することによシ垂直及び水平方向へ
のスキャン全実現し、レーザースポット光（Ａ）は第２
図のようにスキャン即ち走査される。撮像面α弔に到達
したレーザースポット光（Ａ）は２次元センサーα力に
よって２次元での位置として検出され処理装置−に送ら
れる。第１図（ａ）に示す処理装置α樽では、二次元セ
ンサーα′ｔ）（ＰＳＤ）からのアナログの位置情報＊
　Ａ／Ｄ　（２）に憂換し、Ｘ軸およびＹ軸の座標に変
換してから、その位置（重心）情報を距離計算部（３）
へ出力する。ＰＳＤは半導体装置検出素子のことである
。第３図で距離計算部（３）での計算原理を示す。これ
は、撮像面α４に垂直な方向に２次元センサーα力を配
置し、それよシθだけ傾いた方向よシレーザースポット
光（Ａ）を照射することによって、撮像面α尋が２方向
にｄ、ずれることによってレーザー光の結像位置がｄ２
だけＸ方向に移動することを応用し、 ｄ、　＝　ａ２７’ｔａｎθにより 距離ｄ１ヲ求めるものである。これはａｉ基準面と考え
た場合の基準面からの距離である。

次にこの距離計算部（３）より出力される距離情報は、
第２図に示すスキャン位置と同期してその座標と対応す
る画像メモＩＪ　−（４）上のアドレスに収納される。

上記の動作を一画面分実施することによって画像メモＩ
Ｊ　−（４）は基準面からの距離情報による画像を表現
することになる。また、２次元センサーα力から基準面
ａまでの距離がわかれば、２次元センサーαｆ）カらの
距離とすることもできる。全画像メモリーヲ第５図に示
すように２５６　Ｘ　２５６画素に対応し、距離全２５
６段階で計算できるものとする。なお２次元センサーを
使用した上記距離計算装量および距離計算方法は本出願
人の本願と同日付の特許願（１）名称［形状認識装町に
開示されて“６°　　　　　　　　　　　時 第４図に示す穴の部外（イ）をスキャンした＋の一行分
の距離ヒストグラムは第６図の通りである。

横軸はＸ方向の座標に対応し縦軸は２次元センサーから
の距離となる。ここで距離の閾値θＤを設定し、θＤよ
りも距離の長いものを１、短いもの令０として二値化す
ることによって穴の部分（距離の長い部分）のみを取り
出すことができる。この処理を全行にわたって実施すれ
ば、二値画像は穴のみの画像とすることができる。この
操作はＴＶ右カメラ用いた視覚装置において第７図のよ
う［ＴＶ右カメラらの輝度に比例する電圧の入力を閾値
θＬによって、θＬより明るい部分を１、暗い部分を０
として二値化する操作と同様のものである。この様にし
て、従来の視覚装置と同等な二値化画像が得られれば、
ＣＰ■により種々の特徴量計算等、ＴＶカメラによる画
像処理と同等の処理素行なうこともできる。

（発明の効果） 従来の視覚装置においては、浮動二値化法やＰ−タイル
法、モード法の様な輝度ヒストグラムより適正な二値化
レベル全検出するといった輝度全基準とした画像を抽出
したが、そのためには専用照明や背景部の変更、改良と
いった種々の制約が必要であり視覚装置導入のためのネ
ックになっていた。本発明による距離画像によれば、上
記の制約は不要となるうえ、周囲照度の変化や撮像部の
表面状態（サビ、ヨゴレ）にも左右されないため適応性
が高い。また、従来の公知の手法であるＰ−タイル法、
モード法による閾値の決定や一次微分フイルター（Ｓｏ
ｂｅ、、ｌオペレーター等）による輪郭抽出方法等もま
ったく同様に応用することができ従来の視覚装置との互
換性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の距離画像による二値化方法を実
施する処理装置を示すブロック図、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）に示す投光・受光ユニットの構成を示す概略図
、第２図は第１図（ｂ）でレーザースポット光が撮像面
を走査するときの状態を一示−す概略平面図、第３図は
第１図（ａ）の距離計算部が行う計算原理を示す原理図
、第４図は第１図（ｂ）で撮像面の穴の部分を撮像（左
側）したときの各桁分の距離情報を判り易く表示するた
めの穴の部分の拡大距離立体図（右側）を示し、第５図
は第１図（ａ）の画像メモリーの区画全例示する概略図
、第６図は第４図左側の撮像面の穴の部分全撮像した時
の一桁分の距離ヒストグラムを示し、第７図は従来のＴ
Ｖカメラ力・らの輝度に比例する電圧を二値化する時の
説明図である。 ８・・・レーザー発振器 ９・・・スキャンコントローラー １１・・・垂直方向ポリゴンミラー（垂直方向制御ミラ
ー装置） １２・・・水平方向ポリゴンミラー（水平方向制御ミラ
ー装置） １４・・・撮像面 １７・・・二次元センサー Ａ・・・レーザースポット光 代理人　弁理士　　河　内　潤　二 １ＡＩ図 ７．２図 冨７図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザー発振器によりレーザースポット光を発生させ、
   該レーザースポット光を撮像面の垂直方向および水平方
   向にスキャンコントローラーによって制御される垂直方
   向制御ミラー装置および水平方向制御ミラー装置を介し
   て二次元方向に走査し、該走査した該レーザースポット
   光の反射光であるレーザー反射光を二次元センサーによ
   って二次元の位置情報として検出し、該二次元の位置情
   報より距離情報に変換し、該距離情報を距離の閾値によ
   って二値化画像を求めることを特徴とする距離画像によ
   る二値化方法。