JP2809348B2 - ３次元位置計測装置 - Google Patents
３次元位置計測装置Info
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- JP2809348B2 JP2809348B2 JP1271237A JP27123789A JP2809348B2 JP 2809348 B2 JP2809348 B2 JP 2809348B2 JP 1271237 A JP1271237 A JP 1271237A JP 27123789 A JP27123789 A JP 27123789A JP 2809348 B2 JP2809348 B2 JP 2809348B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、移動ロボット用の視覚センサや無
人搬送車の障害物検出センサ等に適用される両眼立体視
法により物体の３次元位置を計測する３次元位置計測装
置に関する。
人搬送車の障害物検出センサ等に適用される両眼立体視
法により物体の３次元位置を計測する３次元位置計測装
置に関する。
物体の３次元位置を非接触で計測する装置として、両
眼立体視法が知られている。これは、第４図に示すよう
に、２台のテレビカメラ1,2をそれぞれ光軸がxy平面上
にあり、かつｙ軸と平行になるように設置して対象物３
を撮像し、これらのテレビカメラ1,2から得られる画像
信号に基づいて対象物３の３次元位置を求める装置であ
る。
眼立体視法が知られている。これは、第４図に示すよう
に、２台のテレビカメラ1,2をそれぞれ光軸がxy平面上
にあり、かつｙ軸と平行になるように設置して対象物３
を撮像し、これらのテレビカメラ1,2から得られる画像
信号に基づいて対象物３の３次元位置を求める装置であ
る。
即ち、第４図の構成で、対象物３を撮像すると、第５
図に示すように対象物３上の点Ｐは、それぞれのテレビ
カメラ1,2で得られる画像IL,IR上では、点pL（xL,
yL）、点pR（xR,yR）に結像される。従って、点Ｐの座
標のうち、ｙ座標、つまり奥行き は次式で与えられる。
図に示すように対象物３上の点Ｐは、それぞれのテレビ
カメラ1,2で得られる画像IL,IR上では、点pL（xL,
yL）、点pR（xR,yR）に結像される。従って、点Ｐの座
標のうち、ｙ座標、つまり奥行き は次式で与えられる。
さらに必要ならばx,y座標も単純な幾何学的性質によ
り計算できる。ここに４はｙ軸であり、かつテレビカメ
ラ１の光軸であり、５はテレビカメラ２の光軸、L,Rは
テレビカメラ1,2の撮像レンズ中心であり、ｆは、それ
らのレンズの焦点距離である。又、CR,CLはテレビカメ
ラ1,2で得られる画像IL,IRの中心位置であり（xL,
yL），（xR,yR）はそれらの画像上にとった座標軸であ
る。
り計算できる。ここに４はｙ軸であり、かつテレビカメ
ラ１の光軸であり、５はテレビカメラ２の光軸、L,Rは
テレビカメラ1,2の撮像レンズ中心であり、ｆは、それ
らのレンズの焦点距離である。又、CR,CLはテレビカメ
ラ1,2で得られる画像IL,IRの中心位置であり（xL,
yL），（xR,yR）はそれらの画像上にとった座標軸であ
る。
テレビカメラ１から得られる画像IL上の点Ｐの像pLに
対応するテレビカメラ２から得られる画像IR上の像pRを
探すための方法として、相関法、粗密探索、弛緩法や動
的計画法などが用いられているが、何れの方法において
も、第６図に示すように画像IL上の特徴点a1を含む水平
走査線lLに対応する画像IR上の水平走査線lR上で、点a1
に対応する点を探索するようにしている。
対応するテレビカメラ２から得られる画像IR上の像pRを
探すための方法として、相関法、粗密探索、弛緩法や動
的計画法などが用いられているが、何れの方法において
も、第６図に示すように画像IL上の特徴点a1を含む水平
走査線lLに対応する画像IR上の水平走査線lR上で、点a1
に対応する点を探索するようにしている。
従って第６図で点a1に対応する点はその点a1が存在す
るエッジの特徴が良く似ているエッジ上の点として、点
b1が選ばれる。ここでエッジとは画像上で明るさが急変
する部分であり、対象物の輪郭や稜に対応する部分であ
り、対応付けのための特徴点となる。
るエッジの特徴が良く似ているエッジ上の点として、点
b1が選ばれる。ここでエッジとは画像上で明るさが急変
する部分であり、対象物の輪郭や稜に対応する部分であ
り、対応付けのための特徴点となる。
第４図〜第６図で説明した従来の３次元位置計測装置
で問題となるのは、第６図で点a1に対応する点を画像IR
上で探すとき、水平走査線lRの左端から右端までに含ま
れるすべての特徴点を調べる必要があることである。
で問題となるのは、第６図で点a1に対応する点を画像IR
上で探すとき、水平走査線lRの左端から右端までに含ま
れるすべての特徴点を調べる必要があることである。
これは、対象物からテレビカメラまでの距離が不明で
あることに起因する。
あることに起因する。
このように、従来は、水平走査線lR上のすべての特徴
点を調べる必要があるので、処理時間が極めて大きくな
り、実用性に乏しい。
点を調べる必要があるので、処理時間が極めて大きくな
り、実用性に乏しい。
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもの
であり、本発明の課題は、あらかじめ、対象物が存在す
る空間を、別の手段を用いて限定することにより、点a1
に対応する点を水平走査線lR上で探すとき、その探索範
囲が限定でき、その結果、処理の高速化が図れる３次元
位置計測装置を提供することができる。
であり、本発明の課題は、あらかじめ、対象物が存在す
る空間を、別の手段を用いて限定することにより、点a1
に対応する点を水平走査線lR上で探すとき、その探索範
囲が限定でき、その結果、処理の高速化が図れる３次元
位置計測装置を提供することができる。
本発明による３次元位置計測装置は、対象物を撮像す
る第１と第２の２つの撮像装置を有し、前記２つの撮像
装置から得られる２枚の画像に基づいて両眼立体視法に
より前記対象物の３次元位置を計測する装置において、
前記対象物を含む空間に向けて探索範囲を限定するスリ
ット光を投光するスリット光投光装置と、このスリット
光投光装置をオン／オフ制御するオン／オフ制御手段
と、前記スリット光投光装置のスリット光オフ時及びオ
ン時における前記第１及び第２の撮像装置の撮影画像に
より前記対象物の３次元位置を計測する計測手段とを具
備してなることを特徴とする。
る第１と第２の２つの撮像装置を有し、前記２つの撮像
装置から得られる２枚の画像に基づいて両眼立体視法に
より前記対象物の３次元位置を計測する装置において、
前記対象物を含む空間に向けて探索範囲を限定するスリ
ット光を投光するスリット光投光装置と、このスリット
光投光装置をオン／オフ制御するオン／オフ制御手段
と、前記スリット光投光装置のスリット光オフ時及びオ
ン時における前記第１及び第２の撮像装置の撮影画像に
より前記対象物の３次元位置を計測する計測手段とを具
備してなることを特徴とする。
即ち、本発明においては、スリット光を対象物を含む
空間に投光することにより、前記２枚の画像間で互いに
対応する特徴点を対応付けるための探索範囲を限定する
ようになされている。
空間に投光することにより、前記２枚の画像間で互いに
対応する特徴点を対応付けるための探索範囲を限定する
ようになされている。
本発明によれば、スリット光投光装置から対象物を含
む空間に投光されたスリット光をいづれか一方のテレビ
カメラでとらえると、３角測量の原理で、対象物面上の
スリット像の各点の位置の奥行きが求められる。この奥
行きの中で、テレビカメラに対して最も近い奥行きと最
も遠い奥行きを調べることによって、両眼立体視で対応
探索における水平走査線上の探索範囲を制限することが
できる。
む空間に投光されたスリット光をいづれか一方のテレビ
カメラでとらえると、３角測量の原理で、対象物面上の
スリット像の各点の位置の奥行きが求められる。この奥
行きの中で、テレビカメラに対して最も近い奥行きと最
も遠い奥行きを調べることによって、両眼立体視で対応
探索における水平走査線上の探索範囲を制限することが
できる。
第１図は本発明の一実施例に係る３次元位置計測装置
の構成図であり、対象物３は撮像手段であるテレビカメ
ラ1,2によって撮像され、さらにスリット光投光装置６
から水平スリット光７が投影され、対象物３上にそのス
リット光の照射部分８が生じる。
の構成図であり、対象物３は撮像手段であるテレビカメ
ラ1,2によって撮像され、さらにスリット光投光装置６
から水平スリット光７が投影され、対象物３上にそのス
リット光の照射部分８が生じる。
尚、ここでは、テレビカメラ1,2は、従来の技術とし
て第4,5図で説明したように、各々の光軸は、同一水平
面上にあり、かつ、平行になるように設けているが、特
に、このように配置しない場合でも、撮像して得られた
画像を補正することにより、同一の結果が得られるの
で、配置についての制限はない。又、水平スリット光７
についても、同様のことが言える。
て第4,5図で説明したように、各々の光軸は、同一水平
面上にあり、かつ、平行になるように設けているが、特
に、このように配置しない場合でも、撮像して得られた
画像を補正することにより、同一の結果が得られるの
で、配置についての制限はない。又、水平スリット光７
についても、同様のことが言える。
スリット光投光装置６は、ホストコンピュータ18の指
令により、スリット光ON/OFF回路19を通してオン−オフ
可能である。
令により、スリット光ON/OFF回路19を通してオン−オフ
可能である。
テレビカメラ1,2から得られる画像信号は、A/D変換回
路10,11によりディジタル信号に変換され画像メモリ12,
13に格納される。
路10,11によりディジタル信号に変換され画像メモリ12,
13に格納される。
特徴抽出回路14,15は画像信号から明るさの変化を検
出し、対象物３の輪郭や稜に当たるエッジを特徴点とし
て抽出するものである。
出し、対象物３の輪郭や稜に当たるエッジを特徴点とし
て抽出するものである。
対応探索回路16は、特徴抽出回路14,15によって得ら
れる各々の画像上の特徴点同志を各水平走査線毎に対応
付ける回路であり、17は、対応付けされた特徴点から
（１）式により奥行きを計算する３次元座標計算回路で
ある。
れる各々の画像上の特徴点同志を各水平走査線毎に対応
付ける回路であり、17は、対応付けされた特徴点から
（１）式により奥行きを計算する３次元座標計算回路で
ある。
これらの処理はスリット光投光装置６がオフのときに
行われる。一方、スリット光がオンの時は、A/D変換器1
0の出力であるディジタル化された画像信号は画像メモ
リ20に格納され、そのデータは画像メモリ12に格納され
ているスリット光がオフの時に得られた画像と、差分回
路21で両者の差がとられる。
行われる。一方、スリット光がオンの時は、A/D変換器1
0の出力であるディジタル化された画像信号は画像メモ
リ20に格納され、そのデータは画像メモリ12に格納され
ているスリット光がオフの時に得られた画像と、差分回
路21で両者の差がとられる。
中心検出回路22は、差分回路21の出力であるスリット
像だけが残った画像において、各垂直走査線毎にスリッ
ト像の中心位置を計算するものである。
像だけが残った画像において、各垂直走査線毎にスリッ
ト像の中心位置を計算するものである。
さらに23は、各垂直走査線毎の中心位置から３角測量
の原理に基づき、スリット像の各点の奥行きを求めた
後、奥行きの最大値と最小値を求め、対応探索回路16
に、水平走査線上における探索範囲を出力する最大値・
最小値検出回路である。
の原理に基づき、スリット像の各点の奥行きを求めた
後、奥行きの最大値と最小値を求め、対応探索回路16
に、水平走査線上における探索範囲を出力する最大値・
最小値検出回路である。
次にこのように構成された３次元計測装置の作用につ
いて述べる。
いて述べる。
まず、スリット光オフの状態でテレビカメラ1,2で画
像を撮像する。次に、スリット光をオンにしてテレビカ
メラ１で画像を撮像し、画像メモリ20を経由して差分回
路21に送られる。そこで画像メモリ12に格納されている
スリット光オフの時の画像との差がとられる。すると、
第２図に示すようにスリット像だけが残る。
像を撮像する。次に、スリット光をオンにしてテレビカ
メラ１で画像を撮像し、画像メモリ20を経由して差分回
路21に送られる。そこで画像メモリ12に格納されている
スリット光オフの時の画像との差がとられる。すると、
第２図に示すようにスリット像だけが残る。
ここに、スリット光はｚ＝−ｈの平面と同一平面上に
ある。
ある。
中心検出回路22において、この画像のスリット像と交
叉する各垂直走査線lv上で、そのスリット像の中心位置
ｑ（xL,yL）を計算する。ここに、点Ｑは点ｑに対応す
る対象物上の点である。
叉する各垂直走査線lv上で、そのスリット像の中心位置
ｑ（xL,yL）を計算する。ここに、点Ｑは点ｑに対応す
る対象物上の点である。
点Ｑの奥行き（ｙ座標）ｙは次式で求まる。
スリット像の各点で奥行きｙを求め、その中の最大値
ymaxと最小値yminを最大値・最小値検出回路23で求め
る。
ymaxと最小値yminを最大値・最小値検出回路23で求め
る。
これらのデータは対応探索回路16に送られる。
一方、スリット光オフの時に得た画像メモリ12,13に
格納された画像は、特徴抽出回路14,15で明るさの変化
する部分を特徴点として検出して対応探索回路16に送ら
れる。
格納された画像は、特徴抽出回路14,15で明るさの変化
する部分を特徴点として検出して対応探索回路16に送ら
れる。
対応探索回路16で奥行きymaxとyminのデータから水平
走査線上での対応探索の範囲が決定される。
走査線上での対応探索の範囲が決定される。
この方法は、第３図において、画像IL上の特徴点pLに
対応する点を画像IR上で探す場合、考慮すべき奥行き方
向の空間はyminｙymaxであるから、点P1から点P2ま
での間に対象物上の点Ｐがあると判断され、従って、画
像IR上では のどこかに対応する点pRが存在するはずである。
対応する点を画像IR上で探す場合、考慮すべき奥行き方
向の空間はyminｙymaxであるから、点P1から点P2ま
での間に対象物上の点Ｐがあると判断され、従って、画
像IR上では のどこかに対応する点pRが存在するはずである。
である。
この式でlp・f/ymin,lb・f/ymaxは点pLの位置に不変
であり、すべての水平走査線上の対応探索に共通であ
る。
であり、すべての水平走査線上の対応探索に共通であ
る。
このように点pLに対して探索範囲はpR1xRpR2に限
定されるので水平走査線lR上のすべての範囲を探す必要
がなくなる。
定されるので水平走査線lR上のすべての範囲を探す必要
がなくなる。
以上述べたように、本発明によれば、対象物を撮像す
る第１と第２の２つの撮像装置を有し、前記２つの撮像
装置から得られる２枚の画像に基づいて両眼立体視法に
より前記対象物の３次元位置を計測する装置において、
前記対象物を含む空間に向けて探索範囲を限定するスリ
ット光を投光するスリット光投光装置と、このスリット
光投光装置をオン／オフ制御するオン／オフ制御手段
と、前記スリット光投光装置のスリット光オフ時及びオ
ン時における前記第１及び第２の撮像装置の撮影画像に
より前記対象物の３次元位置を計測する計測手段とを設
ける構成としたので、従来の両眼立体視法だけでは、２
枚の画像の各々の特徴点同志の対応付けにおいて、水平
走査線上の探索範囲が広く処理時間が極めて大であった
が、スリット光を用いた計測により、対象物を含む空間
の奥行き方向の最小値と最大値が分かるので、その結
果、探索範囲を小さく制限でき、処理時間が大幅に短縮
された３次元位置計測装置が提供できる。
る第１と第２の２つの撮像装置を有し、前記２つの撮像
装置から得られる２枚の画像に基づいて両眼立体視法に
より前記対象物の３次元位置を計測する装置において、
前記対象物を含む空間に向けて探索範囲を限定するスリ
ット光を投光するスリット光投光装置と、このスリット
光投光装置をオン／オフ制御するオン／オフ制御手段
と、前記スリット光投光装置のスリット光オフ時及びオ
ン時における前記第１及び第２の撮像装置の撮影画像に
より前記対象物の３次元位置を計測する計測手段とを設
ける構成としたので、従来の両眼立体視法だけでは、２
枚の画像の各々の特徴点同志の対応付けにおいて、水平
走査線上の探索範囲が広く処理時間が極めて大であった
が、スリット光を用いた計測により、対象物を含む空間
の奥行き方向の最小値と最大値が分かるので、その結
果、探索範囲を小さく制限でき、処理時間が大幅に短縮
された３次元位置計測装置が提供できる。
第１図は、本発明の一実施例に係る全体の構成図、第２
図は同実施例におけるスリット光を用いた計測の説明
図、第３図は同実施例における探索範囲の制限の作用説
明図、第４図は従来の３次元計測装置の構成図、第５図
および第６図は、それぞれ従来の３次元計測装置の作用
説明図である。 1,2……テレビカメラ、３……対象物、６……スリット
光投光装置。
図は同実施例におけるスリット光を用いた計測の説明
図、第３図は同実施例における探索範囲の制限の作用説
明図、第４図は従来の３次元計測装置の構成図、第５図
および第６図は、それぞれ従来の３次元計測装置の作用
説明図である。 1,2……テレビカメラ、３……対象物、６……スリット
光投光装置。
Claims (1)
- 【請求項１】対象物を撮像する第１と第２の２つの撮像
装置を有し、前記２つの撮像装置から得られる２枚の画
像に基づいて両眼立体視法により前記対象物の３次元位
置を計測する装置において、 前記対象物を含む空間に向けて探索範囲を限定するスリ
ット光を投光するスリット光投光装置と、このスリット
光投光装置をオン／オフ制御するオン／オフ制御手段
と、前記スリット光投光装置のスリット光オフ時及びオ
ン時における前記第１及び第２の撮像装置の撮影画像に
より前記対象物の３次元位置を計測する計測手段とを具
備してなることを特徴とする３次元位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271237A JP2809348B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ３次元位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271237A JP2809348B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ３次元位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03131706A JPH03131706A (ja) | 1991-06-05 |
| JP2809348B2 true JP2809348B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=17497268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271237A Expired - Fee Related JP2809348B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ３次元位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809348B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714277B2 (ja) * | 1991-07-25 | 1998-02-16 | 株式会社東芝 | リード形状計測装置 |
| JP5332122B2 (ja) * | 2006-03-23 | 2013-11-06 | 日産自動車株式会社 | ワーク位置検出システムおよびワーク位置検出方法 |
| JP2008185511A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Bridgestone Corp | タイヤのｒｒｏ計測方法とその装置 |
| JP5630208B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2014-11-26 | 株式会社安川電機 | 形状計測装置、ロボットシステムおよび形状計測方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2535561B2 (ja) * | 1987-09-19 | 1996-09-18 | 株式会社豊田中央研究所 | 三次元座標測定装置 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1271237A patent/JP2809348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03131706A (ja) | 1991-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |