JPS63196981A - スリツト像のラベル付け方法 - 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〉 この発明は、例えばロボットの視覚などに適用される光
切断法を利用した３次元物体認識技術に関連し、殊にこ
の発明は、複数のスリット光を一斉照射して光切断法を
適用実施する場合において、各スリット光とそのスリッ
ト像とを対応付けて、各スリット像のラベル付けを行う
スリット像のラベル付け方法に関する。

〈従来の技術〉 −ａに「光切断法」は、板状をなすスリ７ト光を３次元
物体に向けて照射して物体表面にスリット光の交わり線
を生成し、この交わり線をテレビカメラで撮像すること
によりその光線像（以下これを「スリット像」という）
を求め、このスリット像上の各点の座標とスリット光の
平面の方程式とから前記交わり線上の点の３次元座標を
算出するものである。

ところがこの種方法の場合、スリット光が照射された部
分についての情報しか得られず、これでは物体全体の認
識が困難である。

そこで物体全体の情報を得るのに、反射鏡を用いてスリ
ット光を走査することで多数のスリット光を生成し、各
スリット光を物体表面に当てることにより、多数本の交
わり線を物体全体に分布させて形成する方法が提案され
た。

ところがこの方式の場合、スリット光の各走査位置で交
わり線の撮像を行うから、交わり線の撮像回数が多くな
り、認識処理に要する時間が長くなるという問題がある
。

この問題を解消するため、近年、多数のスリット光を同
時生成して、これらを物体表面へ一斉に照射する方式が
提案されている。

この種照射方式を採用する場合、テレビカメラで得られ
た複数の各スリット像がいずれのスリット光に対応する
のかを判断する処理（これを「スリット像のラベル付け
」という）が必要となり、先般、その具体的方法として
スリット光をダレイコードにより空間コード化して物体
へ照射する方式（昭和５９年度電気通信学会総合全国大
会論文「グレイコード空間投影による距離画像生成」）
や、単一の白色光を回折格子で分光して波長の異なる複
数のスリット光を物体へ照射する方式（昭和６１年度情
報処理学会論文ｒＲａｉｎｂｏｗ　Ｒａｎｇｅ　Ｆｉｎ
ｄｅｒによる距離画像取得」）等が提案された。

前者の方式は、撮像した画像を２値化してダレイコード
を読み出すことにより、各スリット像のラベル付けを行
う。また後者の方式は、物体上の各スリット光の交わり
線を異なる分光感度で撮像し、各画像出力の比を求める
ことにより、各スリット像のラベル付けを行う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが前者の方式の場合、物体表面の反射率のばらつ
きなどの外部要因の影響を受は易いという欠点があり、
しかも２Ｎ−１個（例えば２５６個）のスリット像を得
るには少なくともＮ回（例えば８回）の撮像が必要であ
って、撮像回数を減少するには限界がある。

また後者の方式の場合、隣接するスリット光の波長が連
続的で接近した値になり易く、誤ったラベル付けが行わ
れる虞れがある。

この発明は、上記問題を解消するためのものであって、
スリット像の個数に関係なく、わずか−回の撮像で物体
認識に必要な情報が得られかつ各スリット像の適正なラ
ベル付けが可能な新規なスリット像のラベル付け方法を
提案することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明では、個別の光源で
それぞれ異なる波長分布をもつ複数のスリット光を発生
させて物体へ一斉照射し、物体表面に各スリット光の交
わり線を生成すると共に、各文わり線を含む所定の視野
で物体の撮像を行って分光感度特性の異なる複数の画像
を求めた後、各画像の対応する画素間の輝度の比に基づ
き各スリット光に対し一義的に対応するスリット像を求
めて、各スリット像のラベル付けを行うことにした。

く作用〉 分光感度特性の異なる複数の画像を同時に得て、対応す
る画素間の輝度の比を求めることにより、各スリット像
のラベル付けが可能である。

よってこの方式の場合、スリット像の個数に関係なくわ
ずか一回の撮像で各スリット像をラベル付けでき、物体
認識の処理時間が短縮化される。またスリット光の同時
発生用の光源を個別に設けることで各スリット光の波長
を十分に離れた値に設定でき、誤ったラベル付けの発生
を阻止できる。

〈実施例〉 第１図は、この発明のスリット像のラベル付け方法が導
入された３次元物体の認識システムを示しており、光源
部１．撮像部２および９画像処理装置４を含んでいる。

前記光源部ｌは、個々独立した複数個のスリソト光源Ｓ
、〜Ｓ７より成り、認識対象の３次元物体５へ板状をな
す複数のスリット光６を斜め上方位置から平行に一斉照
射して、物体表面に各スリット光が交わる交わり線７を
同時生成する。この場合に、各スリット光６はそれぞれ
異なる波長分布をもち、各発光波長λ、〜λ。

が十分に離れた値をとるような設定が行われる。

また図示例の各スリット光源８１〜Ｓ３の場合、レーザ
光源を用いてあり、これにより急峻な波長分布の各スリ
ット光６を得ている。

前記撮像部２は２台の撮像装置２Ａ、２Ｂより成り、−
回の光照射で物体表面に同時形成される複数の交わり線
７を物体５の上方位置より撮像して、各スリット光６の
スリット像を同時に二枚生成する。

第２図（１）　（２）は、この二枚の画像９Ａ、９Ｂの
一例を示している。

各画像９Ａ、９Ｂは対応する位置に各スリット光６の対
応するスリット像Ａ、〜Ａｓ、　Ｂ＋〜Ｂ３を含んでお
り、各スリット像は１以上のセグメント（例えばスリッ
ト像＾、は三個のセグメントＡ＋ｔ＋Ａ＋ｔ＋Ａ＋ｓよ
り成る）で構成されている。

前記２台の各撮像装置２Ａ、２Ｂには分光感度特性が異
なるフィルタ３Ａ、３Ｂが装着してあり、これら撮像装
置２Ａ、２Ｂを並設して、前記各文わり線７を含む共通
の視野１０を設定することにより、分光感度特性の異な
る二枚の上記画像９Ａ、９Ｂを得ている。なお各撮像装
置２Ａ、２Ｂは第１図の実施例の如（同方向に向けて並
設してもよいが、第３図に示す如く、ハーフミラ−１１
を利用して直交方向に配置すれば、完全に一致する共通
視野１０を設定できる。

第４図は、各撮像装置２Ａ、２Ｂの分光感度特性ａ、ｂ
を示すもので、各特性ａ、ｂは波長λの変化に対し直線
的かつ反対方向に傾斜している。なお図中、Ａ、、Ａ、
、−−−−、Ａ、は各スリット光の発光波長を、Ｐ　Ａ
ｌｌ　　Ｐ　Ａｌｌ　・・・・。

Ｐ　ａｍは各スリット光に対する一方の撮像装置２Ａの
感度を、Ｐ□、Ｐｏ、・・・・＋　　Ｐ　ＩＩＩは各ス
リット光に対する他方の撮像装置２Ｂの感度を、それぞ
れ示すもので、簡単のため前記スリット光の発生波長λ
３．λ２．・・・・、λ、は単波長で表しである。

第１図に戻って画像処理装置４は、各撮像装置２Ａ、２
Ｂより上記各画像９Ａ、９ａを取り込み、各スリット像
Ａ、〜Ａｓ＋　Ｌ〜Ｂ３につきそれぞれの輝度を計測し
、所定の演算を実行することにより、各スリット像のラ
ベル付け処理を行い、その後各スリット像上の点の座標
と各スリット光６の平面の方程式とから前記交わり線７
上の点の座標を算出して物体認識する。

いま各撮像装置２Ａ、２Ｂで得た二枚の画像９Ａ、９Ｂ
において、相互に対応する位置（Ｘ、Ｙ）のスリット像
の構“成画素の輝度をＰ　ａ　（ＸＹ）　、Ｐ　ｍ　（
ＸＹ）とすると、この両者間にはつぎの０式の関係が成
立する。

上式中、ＰＡＩＩ＋　　Ｐ　Ｈ＠はこのスリット像に対
応するｍ番目のスリット光（発光波長：λ、）に対する
各撮像装置２Ａ、２Ｂの分光感度を示すもので、１番目
およびｊ番目（ｉ−１，２，・・・・Ｉｆｌｌｊ・１，
２．・・・・＋ｎｔ　ｊ−Ｊ）のスリット光に対する撮
像装置２Ａ、２Ｂの分光感度がＰＭｉｎ　ｐｌ五＋ＰＡ
ｊ＋Ｐｌｊであるとした場合につぎの関係式が成立する
。

前記の■によれば、輝度Ｐ　Ａ　（ＸＹ）　、　Ｐ　ｍ
　（ＸＹ）の比は物体５の反射率や色の影響を全く受け
ないことがわかる。

かくして異なる波長分布をもつ複数のスリット光６を物
体５に一斉照射して分光感度特性の異なる二枚の画像を
各撮像装置２Ａ、２Ｂで求めた場合において、相互に対
応するスリット像の構成画素間の輝度の比を求めて、こ
れを各スリット光６に対する各撮像装置２Ａ、２Ｂの感
度の比と照合し、０式の一敗が成立するものにつきその
スリット像にそのスリット光を割り付けるものである。

なお各撮像装置２Ａ、２Ｂの分光感度特性ａ。

ｂは、必ずしも第４図に示すような直線状のものである
必要がなく、前記０式を満足するよう各スリット光の波
長を振り分けることができれば、いかなる形状であって
も良い。

第５図は前記撮像部２としてカラーカメラを用いた実施
例を示すもので、この実施例の場合、分光感度特性の異
なる三原色（赤、緑、青）の画面を同時に得ることがで
きる。

第６図はカラーカメラの分光感度特性であって、図中、
Ｂは青色、Ｇは緑色、Ｒは赤色の各分光感度曲線を示し
ている。同図においては、各スリット光の波長λ１．λ
３．・・・・、λ、は前記０式を満足するよう適宜振り
分けられることになる。

しかしてｎ個の各スリット光６につきその波長分布が個
々独立に設定された上で、各スリット光６がスリット光
源Ｓ、〜Ｓ１より物体５に向けて一斉照射される。これ
により物体５の表面には各スリット光６の交わり線７が
同時生成され、これら交わり線７はフィルタ３Ａ、３Ｂ
をとおして各撮像装置２Ａ、２Ｂにより撮像される。各
撮像装置２Ａ、２Ｂには全てのスリット像を含む分光感
度特性の異なる画像が生成されて、その画像データが画
像処理装置４内に取り込まれる。

そして画像処理装置４は、二枚の画像につき、対応する
スリット像の構成画素の輝度を検出した後、この両者の
比を算出する。ついでこの輝度の比が各スリット光６に
対する撮像装置２Ａ。

２Ｂの感度の比と照合され、この両者が一致したとき、
その画素に対し一致にかかるスリット光のラベルが割り
付けられることになる。

かくて各スリット像の構成画素につきラベル付けが全て
完了した後、各スリット像上の点の座標と対応する各ス
リット光６の平面の方程式とから前記交わり線７上の点
の座標を算出して物体の認識が行われる。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、多数のスリット光を一斉照射し
てその画像処理を実行し、しかもスリット像の個数に関
係なくわずか一回の撮像で物体認識に必要な情報を得か
つ各スリー／　）像のラベル付けを可能としたから、従
来の方式に比較して撮像回数が大幅に減少し得、認識処
理時間の短縮を実現できる。またラベル付けに際し、物
体表面の反射率のばらつきなどの外部要因の悪影響を受
けず、誤判定の虞れがない等。さらに個々独立のスリッ
ト光源を用いることで隣接するスリット光の波長を十分
離れた値に随意に設定し得、誤ったラベル付けの発生を
完全阻止できる等、発明目的を達成した顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のラベル付け方法が導入された物体認
識システムの構成例を示す図、第２図は各撮像装置で得
られる二枚の画像を示す図、第３図は撮像装置の他の配
置例を示す図、第４図は各撮像装置の分光感度特性を示
す図、第５図は撮像部の他の実施例を示す図、第６図は
カラーカメラの分光感度特性を示す図である。 １・・・・光源部　　　　２Ａ、　２Ｂ・・・・撮像装
置３Ａ、　３Ｂ・・・・フィルタ　４・・・・画像処理
装置６・・・・スリット光 Ｓ、〜Ｓ、、・・・・スリット光源 特許出願人　　立石電機株式会社 −＋ム）ａ 羞４１東猿置ゆ分光感度特様ｌ、引２ 分Ｇ）Σ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）個別の光源でそれぞれ異なる波長分布をもつ複数
   のスリット光を発生させて物体へ一斉照射し、物体表面
   に各スリット光の交わり線を生成すると共に、各交わり
   線を含む所定の視野で物体の撮像を行って分光感度特性
   の異なる複数の画像を求めた後、各画像の対応する画素
   間の輝度の比に基づき各スリット光に対し一義的に対応
   するスリット像を求めて、各スリット像のラベル付けを
   行うことを特徴とするスリット像のラベル付け方法。
2. （２）前記各光源は、レーザ光源である特許請求の範囲
   第１項記載のスリット像のラベル付け方法。
3. （３）前記複数の画像は、異なる分光感度特性をもつフ
   ィルタが設けられた２台の撮像装置を用いて求められる
   特許請求の範囲第１項記載のスリット像のラベル付け方
   法。
4. （４）前記複数の画像は、１台のカラーカメラを用いて
   求められる特許請求の範囲第１項記載のスリット像のラ
   ベル付け方法。