JPS6247512A - 三次元位置認識装置 - Google Patents
三次元位置認識装置Info
- Publication number
- JPS6247512A JPS6247512A JP18656485A JP18656485A JPS6247512A JP S6247512 A JPS6247512 A JP S6247512A JP 18656485 A JP18656485 A JP 18656485A JP 18656485 A JP18656485 A JP 18656485A JP S6247512 A JPS6247512 A JP S6247512A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional position
- graphic processing
- camera
- same
- screen
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、画像情報を用いて三次元空間内における物体
の位置を検出する三次元位置認識装置に関するものであ
る。
の位置を検出する三次元位置認識装置に関するものであ
る。
従来の三次元位置認識手段としては、いわゆるステレオ
ビジョン法と、カメラの一方を光源に置きかえる方法が
ある。
ビジョン法と、カメラの一方を光源に置きかえる方法が
ある。
まず、１者の方法について説明すると、第２図に示すよ
うに、２台のカメラα（３，（１３を適当な間隔りをお
いて配置し、物体圓を各々観察する。カメラへＱ、（ロ
）の認識角度α、βは既知であるとする。
うに、２台のカメラα（３，（１３を適当な間隔りをお
いて配置し、物体圓を各々観察する。カメラへＱ、（ロ
）の認識角度α、βは既知であるとする。
（ＭＡ）、 （ＭＢ）はカメラ（ｌｆｊ 、■において
観察される物体（財）の像である。
観察される物体（財）の像である。
カメラ（１１Ｊ、Ｑ３に対し、物体圓の方向である角度
Ａ、Ｂの直線上にある点は、全て同一の点に投影される
。従って、カメラαＯ２翰を用いて各々から物体（９）
を見る角度Ａ、Ｂを求めれば、既知のり。
Ａ、Ｂの直線上にある点は、全て同一の点に投影される
。従って、カメラαＯ２翰を用いて各々から物体（９）
を見る角度Ａ、Ｂを求めれば、既知のり。
α、βに基づいて三角測量の原理により物体（財）まで
の距離Ｐを計測することができる。
の距離Ｐを計測することができる。
次に、後者の方法は、例えば上記例でカメラ０１をレー
ザ光源などのスポット光源で置き換えたものと考えるこ
とができる。この場合には、スポット光の投光角Ａも既
知量となる。従って、カメラα２で物体（財）上のスポ
ット光を撮像し、角度βを求めれば、上記ステレオビジ
ョンと同様に距離Ｐを求めることができる。
ザ光源などのスポット光源で置き換えたものと考えるこ
とができる。この場合には、スポット光の投光角Ａも既
知量となる。従って、カメラα２で物体（財）上のスポ
ット光を撮像し、角度βを求めれば、上記ステレオビジ
ョンと同様に距離Ｐを求めることができる。
〔発明が解決しようとする問題点３
以上のような従来技術のうち、ステレオビジョンの方式
では、カメラ（１１の像（ＭＡ）の各点が他方のカメラ
（２）の像（ＭＢ）のどの点に対応しているのかを決定
する必要があり、処理時間が非常に長くならざるを得な
い。従って利用分野は限られたものとなる。
では、カメラ（１１の像（ＭＡ）の各点が他方のカメラ
（２）の像（ＭＢ）のどの点に対応しているのかを決定
する必要があり、処理時間が非常に長くならざるを得な
い。従って利用分野は限られたものとなる。
次に、他の一方を光源に置き換える方法では、全画面の
情報を得るために、例えばスリット光を移動させる必要
があり、同様に処理時間が長くなって利用分野が限られ
ることとなる。
情報を得るために、例えばスリット光を移動させる必要
があり、同様に処理時間が長くなって利用分野が限られ
ることとなる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、短時間
で良好に物体の位置、向きを三次元的に良好に検出でき
る三次元位置認識装置を提供することをその目的とする
ものである。
で良好に物体の位置、向きを三次元的に良好に検出でき
る三次元位置認識装置を提供することをその目的とする
ものである。
本発明は、複数の撮像手段を用い、これらによって得ら
れた測定対象の物体の画像から物体の画面内における二
次元位置及び方向を図形処理手段によって検出し、この
検出結果から物体同定手段によってパターンマツチング
を行うとともに各画面内の物体の同定を行い、同定され
た物体に対して演算手段により三角測量法によって物体
の距離を演算するようにしたことを特徴とするものであ
る。
れた測定対象の物体の画像から物体の画面内における二
次元位置及び方向を図形処理手段によって検出し、この
検出結果から物体同定手段によってパターンマツチング
を行うとともに各画面内の物体の同定を行い、同定され
た物体に対して演算手段により三角測量法によって物体
の距離を演算するようにしたことを特徴とするものであ
る。
本発明によれば、各撮像手段における画像用のパターン
マツチングは、各画像の画面内における位置と方向とに
よる圧縮された情報によって非常に簡単に高速で行なわ
れる。
マツチングは、各画像の画面内における位置と方向とに
よる圧縮された情報によって非常に簡単に高速で行なわ
れる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図において、所定の距離をおいて配置されたテレビ
カメラ陣、翰は、カメラインターフェース（ハ）を介し
て各々函形処理回路曽、弼に各々接続されており、これ
らの図形処理回路（イ）、＠は物体同定・距離演算回路
（以下単Ｋ「演算回路」という）国に各々接続されてい
る。また、テレビカメラ中、（ハ）の前方視野内には、
測定対象となる物体群０３が配置されて〜・る。
カメラ陣、翰は、カメラインターフェース（ハ）を介し
て各々函形処理回路曽、弼に各々接続されており、これ
らの図形処理回路（イ）、＠は物体同定・距離演算回路
（以下単Ｋ「演算回路」という）国に各々接続されてい
る。また、テレビカメラ中、（ハ）の前方視野内には、
測定対象となる物体群０３が配置されて〜・る。
これらのうち、テレビカメラ翰、器は、各々、物体群０
２の全部あるいは一部が撮影できるよ５ＩＣ配置されて
おり、これらのテレビカメラ翰、（イ）の間隔及び設置
時の所定方向に対する角度等の三角測量を行なうのに必
要なデータ（第２図参照）は既知であるとする。この例
では、第１図に示すように、７個の同一形状の物体（３
２Ａ）ないしく３２Ｇ）が置かれているものとする。
２の全部あるいは一部が撮影できるよ５ＩＣ配置されて
おり、これらのテレビカメラ翰、（イ）の間隔及び設置
時の所定方向に対する角度等の三角測量を行なうのに必
要なデータ（第２図参照）は既知であるとする。この例
では、第１図に示すように、７個の同一形状の物体（３
２Ａ）ないしく３２Ｇ）が置かれているものとする。
次に、上記実施例の動作について説明する。まず、テレ
ビカメラ（４）、器は、カメラインターフェース（ハ）
から送られてくる同期信号に基づいて視野内の画像を光
電変換し、各々図形処理手段翰、＠に送る。
ビカメラ（４）、器は、カメラインターフェース（ハ）
から送られてくる同期信号に基づいて視野内の画像を光
電変換し、各々図形処理手段翰、＠に送る。
図形処理回路（イ）、物では、テレビカメラ囚、翰から
各々送られてきた画像信号に対し、ノイズ除去・二値化
処理等の前処理が行なわれ、−画面内の図形につい曵各
ブロックごとに番号付けが行なわれる。例えば各ブロッ
クの面積（画素数）が１００ないし１２０の範囲にある
ものを認識すべき物体であるといった所定のルールに従
って物体（３２Ａ）ないしく５２Ｇ）の抽出を行う。そ
して、抽出した各物体（６２Ａ ）ないしく３２Ｇ）毎
に画面内での位置と方向を計算する。この場合に、物体
（３２Ａ）ないしく３２Ｇ）の位置は図形の中心である
とし、万同は図形の二次モーメントが最小となる軸の向
きで代表させることが一般に合なわれている。
各々送られてきた画像信号に対し、ノイズ除去・二値化
処理等の前処理が行なわれ、−画面内の図形につい曵各
ブロックごとに番号付けが行なわれる。例えば各ブロッ
クの面積（画素数）が１００ないし１２０の範囲にある
ものを認識すべき物体であるといった所定のルールに従
って物体（３２Ａ）ないしく５２Ｇ）の抽出を行う。そ
して、抽出した各物体（６２Ａ ）ないしく３２Ｇ）毎
に画面内での位置と方向を計算する。この場合に、物体
（３２Ａ）ないしく３２Ｇ）の位置は図形の中心である
とし、万同は図形の二次モーメントが最小となる軸の向
きで代表させることが一般に合なわれている。
第３図ないし第４図には図形処理回路で、（ハ）による
処理結果の一例が各々示されており、各図中の「、」印
は物体（３２Ａ）’ないしく３２Ｇ）のイダ装置を示す
同心を表わし、矢印は物体（３２Ａ）ないしく３２Ｇ）
の向きを表わしている。
処理結果の一例が各々示されており、各図中の「、」印
は物体（３２Ａ）’ないしく３２Ｇ）のイダ装置を示す
同心を表わし、矢印は物体（３２Ａ）ないしく３２Ｇ）
の向きを表わしている。
次に、演算回路（１）には、図形処理回路（至）、（ハ
）の処理結果が入力され、演算処理が行なわれろ。まず
、両画面の左上にある物体（３２Ａ）からスタートして
、両物体が概略同一方向を向いていれば両者は同一物体
である可能性が高いとし、各々の物体の近傍に存在する
物体間の距離と方向を比較する。
）の処理結果が入力され、演算処理が行なわれろ。まず
、両画面の左上にある物体（３２Ａ）からスタートして
、両物体が概略同一方向を向いていれば両者は同一物体
である可能性が高いとし、各々の物体の近傍に存在する
物体間の距離と方向を比較する。
その結果、同一物体であると認識されると、その物体の
画面上の位置は同一点であると仮定し、その点の三次元
位置を演算する。以上の操作が物体（６２Ａ）ないしく
３２Ｇ ）に対して各々行なわれ、全ての物体の三次
元位置の認識が行なわれる。
画面上の位置は同一点であると仮定し、その点の三次元
位置を演算する。以上の操作が物体（６２Ａ）ないしく
３２Ｇ ）に対して各々行なわれ、全ての物体の三次
元位置の認識が行なわれる。
例えば、第６図の左上の物体は、第４図の左上の物体に
対し、矢印の方向が同一であり、この両物体が同一物体
である可能性が亮いと判断される。
対し、矢印の方向が同一であり、この両物体が同一物体
である可能性が亮いと判断される。
次に、各物体の近傍の物体すなわち物体（３２Ａ） −
（３２Ｂ）間、物体（３２Ａ） −（３２幻間の距離と
方向とが比較され、これらの関係が非常に近い関係であ
ることが確認されると、両画面の左上の物体は同一であ
ると判断される。そして、両画面の図心をもとに、三角
測量により物体（３２Ａ）の三次元空間内での位置が認
識される。その方向は、図形処理回路（ハ）、＠で得ら
れた方向の例えば平均を取って使用することができる。
（３２Ｂ）間、物体（３２Ａ） −（３２幻間の距離と
方向とが比較され、これらの関係が非常に近い関係であ
ることが確認されると、両画面の左上の物体は同一であ
ると判断される。そして、両画面の図心をもとに、三角
測量により物体（３２Ａ）の三次元空間内での位置が認
識される。その方向は、図形処理回路（ハ）、＠で得ら
れた方向の例えば平均を取って使用することができる。
以上の処理により、画面内め全物体が各々異なる位置な
いし距離に置かれてあっても、全てのものの三次元位置
を認識することができる。
いし距離に置かれてあっても、全てのものの三次元位置
を認識することができる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第５図及び第６図には、不発明の他の実施例が各各示さ
れている。
れている。
まず第５図の例は、より広い視野が必要な場合の例で、
６台のテレビカメラ（４１，＜４ＬＨが各々設けられて
いる。これらのテレビカメラ＠Ｃ１，θの、−の視野は
、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣで示すように重複しており、視野内
の物体は、少なくともいずれか２台のカメラの視野内に
入るように設定されている。テレビカメラｈａ 、（６
）、■は、カメラインターフェース（ハ）を介して図形
処理回路ｅｓ、ｔｑ、ｗに各々接続されている。そして
、これらの図形処理回路（９）。
６台のテレビカメラ（４１，＜４ＬＨが各々設けられて
いる。これらのテレビカメラ＠Ｃ１，θの、−の視野は
、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣで示すように重複しており、視野内
の物体は、少なくともいずれか２台のカメラの視野内に
入るように設定されている。テレビカメラｈａ 、（６
）、■は、カメラインターフェース（ハ）を介して図形
処理回路ｅｓ、ｔｑ、ｗに各々接続されている。そして
、これらの図形処理回路（９）。
■、６２は物体同定・距離演算回路■に各々接恍されて
いる。
いる。
この例では、測定対象となる物体の視野が比較的広いた
め５台のテレビカメラｈｖ、 （ａ、 Ｇ１４＋を各々
用意し、これらで得られた画ｆ’＆ Ｋ対して、図形処
ω、６カ間の出力１青報のマツチングなとりつつ、上述
した演算操作が行なわれろ。
め５台のテレビカメラｈｖ、 （ａ、 Ｇ１４＋を各々
用意し、これらで得られた画ｆ’＆ Ｋ対して、図形処
ω、６カ間の出力１青報のマツチングなとりつつ、上述
した演算操作が行なわれろ。
この実施例のように、テレビカメラは必要に応じて複数
置設げるようにしてよい。
置設げるようにしてよい。
次に物体の位置、方向の計算、同定あるいは距離演算な
どの処理にかげる時間に余裕がある場合には第６図の例
に示すように、復゛敢台のテレビカメ＝ｍ、ｅａ、・・
・・・・をカメラインターフェースＧ’０ヲ介して１つ
の図形処理回路（２）Ｋ接続し、更にこれを物体同定・
距離演算回路り→に接続する。そして、各テレビカメラ
句、曽、・・・・・・からの画像信号を順に図形処理回
路（至）によって処理した後、演算回路ｆ４によって物
体同定・距離演算を行う。この実施例によれば、多少時
間を要するものの回路構成の簡略化を図ることができる
。
どの処理にかげる時間に余裕がある場合には第６図の例
に示すように、復゛敢台のテレビカメ＝ｍ、ｅａ、・・
・・・・をカメラインターフェースＧ’０ヲ介して１つ
の図形処理回路（２）Ｋ接続し、更にこれを物体同定・
距離演算回路り→に接続する。そして、各テレビカメラ
句、曽、・・・・・・からの画像信号を順に図形処理回
路（至）によって処理した後、演算回路ｆ４によって物
体同定・距離演算を行う。この実施例によれば、多少時
間を要するものの回路構成の簡略化を図ることができる
。
この例では、テレビカメラ−９（至）、中・・・の出力
信号が順に１つづつカメラインターフェース（至）によ
って選択され、図形処理回路りに出力される。
信号が順に１つづつカメラインターフェース（至）によ
って選択され、図形処理回路りに出力される。
本発明の用途としては、例えばロボット用の視覚センサ
などが好適である。
などが好適である。
によれば、画像情報に含まれる物体の位置と方向とに基
づいて物体の同定及び距離演算を行うこととしたので、
画像間のマツチングを容易に高速で行うことができると
ともに、カメラ１台で行なう二次元平面内での物体の位
置認識とほぼ同等の時間で複数台のカメラによるステレ
オビジョン方式の三次元位置認識を行なうことができる
。
づいて物体の同定及び距離演算を行うこととしたので、
画像間のマツチングを容易に高速で行うことができると
ともに、カメラ１台で行なう二次元平面内での物体の位
置認識とほぼ同等の時間で複数台のカメラによるステレ
オビジョン方式の三次元位置認識を行なうことができる
。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来のステレオビジョン方式を示す説明図、第６図及び
第４図は画像の一例を示す説明図、第５図及び第６図は
本発明の他の実施例を示すブロック図である。 図において、翰、（イ）、（ト）、（９）、■、（至）
。輪はテレビカメラ、（ハ）、 ＠、Ｍ、Ｍ、 ＠、（
ハ）は図形処理回路、（１）、（ロ）、ケ尋は物体同定
距離演算回路、０２は物体群、（３２Ａ）ないしく３２
Ｇ）は物体である。 なお、各図中同一符号は、同−又は相当部分を示すもの
とする。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第１図 ３ンヒ ３か ３７Ｃ 第２図 第８図 第４図 第５図 Ｐ巳 Ｃ 第６図
従来のステレオビジョン方式を示す説明図、第６図及び
第４図は画像の一例を示す説明図、第５図及び第６図は
本発明の他の実施例を示すブロック図である。 図において、翰、（イ）、（ト）、（９）、■、（至）
。輪はテレビカメラ、（ハ）、 ＠、Ｍ、Ｍ、 ＠、（
ハ）は図形処理回路、（１）、（ロ）、ケ尋は物体同定
距離演算回路、０２は物体群、（３２Ａ）ないしく３２
Ｇ）は物体である。 なお、各図中同一符号は、同−又は相当部分を示すもの
とする。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第１図 ３ンヒ ３か ３７Ｃ 第２図 第８図 第４図 第５図 Ｐ巳 Ｃ 第６図
Claims (3)
- （１）物体の画像情報に基づいて該物体の位置認識を行
なう三次元位置認識装置において、 その間隔及びその視野方向角度が既知である複数の撮像
手段と、 該撮像手段によって各々得られた画像情報に基づいて、
物体の画面内における二次元的な位置と方向とを検出す
る少なくとも１つの図形処理手段と、 該図形処理手段によって検出された物体の前記位置及び
方向のデータに基づいてパターンマッチングを行い、物
体の同定を行う物体同定手段と、該物体同定手段によっ
て同一と認識された物体までの距離を前記撮像手段の間
隔及び視野方向角度に基づいて三角測量により演算する
演算手段とを具備することを特徴とする三次元位置認識
装置。 - （２）前記図形処理手段は、撮像手段毎に設けられてい
る特許請求の範囲第１項記載の三次元位置認識装置。 - （３）前記図形処理手段は、各撮像手段に対して共通に
設けられており、複数の撮像手段から出力される画像情
報を順に選択して図形処理手段に入力する信号選択手段
を具備する特許請求の範囲第１項記載の三次元位置認識
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18656485A JPS6247512A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 三次元位置認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18656485A JPS6247512A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 三次元位置認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247512A true JPS6247512A (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=16190732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18656485A Pending JPS6247512A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 三次元位置認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247512A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6416907A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Japan Res Dev Corp | Signal processing method for multi-lens visual device and multi-lens visual device using same method |
| JPH02130409A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-18 | Taisei Corp | テレビ経緯儀による三次元測定方法と装置 |
| US7280687B2 (en) | 2002-09-02 | 2007-10-09 | Fanuc Ltd | Device for detecting position/orientation of object |
| JP2010261955A (ja) * | 2009-05-06 | 2010-11-18 | Cyberoptics Corp | 多数のエリアアレイ型画像検出器を使用するヘッド搭載部品アライメント |
-
1985
- 1985-08-27 JP JP18656485A patent/JPS6247512A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6416907A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Japan Res Dev Corp | Signal processing method for multi-lens visual device and multi-lens visual device using same method |
| JPH02130409A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-18 | Taisei Corp | テレビ経緯儀による三次元測定方法と装置 |
| US7280687B2 (en) | 2002-09-02 | 2007-10-09 | Fanuc Ltd | Device for detecting position/orientation of object |
| JP2010261955A (ja) * | 2009-05-06 | 2010-11-18 | Cyberoptics Corp | 多数のエリアアレイ型画像検出器を使用するヘッド搭載部品アライメント |
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