JP2959043B2 - 画像処理装置 - Google Patents
画像処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、カメラで得た画像を処理して特徴量の算
出などを実行するための画像処理装置に関連し、殊にこ
の発明は、カメラ座標系を実座標系に変換する操作（以
下、これを「キャリブレーション」という）の適否を判
別する機能を備えた画像処理装置に関する。
出などを実行するための画像処理装置に関連し、殊にこ
の発明は、カメラ座標系を実座標系に変換する操作（以
下、これを「キャリブレーション」という）の適否を判
別する機能を備えた画像処理装置に関する。
＜従来の技術＞ 例えばロボットアームに視覚としてのカメラが一体に
設けられた視覚ロボットでは、カメラで得た画像を画像
処理装置で処理して、対象物の画像の面積や周囲長さな
どの特徴量を算出している。この画像処理装置はロボッ
トコントローラに接続され、ロボットコントローラは画
像処理装置からの情報に基づきロボットアームの動作を
制御して所定の仕事を実行させる。
設けられた視覚ロボットでは、カメラで得た画像を画像
処理装置で処理して、対象物の画像の面積や周囲長さな
どの特徴量を算出している。この画像処理装置はロボッ
トコントローラに接続され、ロボットコントローラは画
像処理装置からの情報に基づきロボットアームの動作を
制御して所定の仕事を実行させる。
このようにしてロボットの動作を制御するには、動作
の開始に先立ち、キャリブレーションを実施して、カメ
ラの画像上の位置を表すカメラ座標系をロボットの空間
位置を表す実座標系に変換するための座標変換パラメー
タを生成する必要がある。
の開始に先立ち、キャリブレーションを実施して、カメ
ラの画像上の位置を表すカメラ座標系をロボットの空間
位置を表す実座標系に変換するための座標変換パラメー
タを生成する必要がある。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 従来、この種キャリブレーションを実行して座標変換
パラメータを生成した後は、その座標変換パラメータの
適否をチェックすることなく直ちにロボットの動作を開
始させている。ところがデータ入力や画像処理にミスが
介在して不適正な座標変換パラメータが生成されること
があり、かかる場合には特徴量の算出値に大きな誤差が
生じ、ロボットなどの動作を適正に制御できなくなる。
パラメータを生成した後は、その座標変換パラメータの
適否をチェックすることなく直ちにロボットの動作を開
始させている。ところがデータ入力や画像処理にミスが
介在して不適正な座標変換パラメータが生成されること
があり、かかる場合には特徴量の算出値に大きな誤差が
生じ、ロボットなどの動作を適正に制御できなくなる。
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、キ
ャリブレーションにより生成された座標変換パラメータ
の適否をチェックすることを可能とした画像処理装置を
提供することを目的とする。
ャリブレーションにより生成された座標変換パラメータ
の適否をチェックすることを可能とした画像処理装置を
提供することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ この発明は、複数の基準マークをカメラで撮像して得
た画像からカメラ座標系における各基準マークの位置を
算出した後、その算出データと実座標系における各基準
マークの位置データとから座標変換パラメータを算出す
る機能を有する画像処理装置において、前記座標変換パ
ラメータを用いて各基準マークのカメラ座標系における
位置データを実座標系における位置データに変換するた
めの演算を実行する演算手段と、各基準マークの実座標
系における位置につき前記演算手段による演算値を真値
と比較して前記座標変換パラメータの評価値を算出する
評価値算出手段と、前記評価値を所定の判定基準値と比
較して前記座標変換パラメータの適否を判別する判別手
段とを具備させたものである。
た画像からカメラ座標系における各基準マークの位置を
算出した後、その算出データと実座標系における各基準
マークの位置データとから座標変換パラメータを算出す
る機能を有する画像処理装置において、前記座標変換パ
ラメータを用いて各基準マークのカメラ座標系における
位置データを実座標系における位置データに変換するた
めの演算を実行する演算手段と、各基準マークの実座標
系における位置につき前記演算手段による演算値を真値
と比較して前記座標変換パラメータの評価値を算出する
評価値算出手段と、前記評価値を所定の判定基準値と比
較して前記座標変換パラメータの適否を判別する判別手
段とを具備させたものである。
また請求項２に記載された発明では、前記判別手段
は、複数の判定基準値が設定され、座標変換パラメータ
の評価値を各判定基準値と比較することにより、座標変
換パラメータの適否と不適正であることの要因とを判別
している。
は、複数の判定基準値が設定され、座標変換パラメータ
の評価値を各判定基準値と比較することにより、座標変
換パラメータの適否と不適正であることの要因とを判別
している。
＜作用＞ キャリブレーションで生成した座標変換パラメータ用
いて各基準マークのカメラ座標系における位置データを
実座標系における位置データに変換し、その演算値を真
値と比較して前記座標変換パラメータの評価値を算出し
た後、この評価値を所定の判定基準値と比較して前記座
標変換パラメータの適否を判別するので、データ入力や
画像処理にミスが介在して不適正な座標変換パラメータ
が生成されても、かかるミスを容易に発見して是正でき
る。また判定基準値を複数設けて、座標変換パラメータ
が不適正であることの要因を判定しているので、是正の
ための処理が迅速に行える。
いて各基準マークのカメラ座標系における位置データを
実座標系における位置データに変換し、その演算値を真
値と比較して前記座標変換パラメータの評価値を算出し
た後、この評価値を所定の判定基準値と比較して前記座
標変換パラメータの適否を判別するので、データ入力や
画像処理にミスが介在して不適正な座標変換パラメータ
が生成されても、かかるミスを容易に発見して是正でき
る。また判定基準値を複数設けて、座標変換パラメータ
が不適正であることの要因を判定しているので、是正の
ための処理が迅速に行える。
＜実施例＞ 第１図は、この発明にかかる画像処理装置１が用いら
れた視覚装置２の構成と、この視覚装置２によるキャリ
ブレーションの実施状況を示したものである。
れた視覚装置２の構成と、この視覚装置２によるキャリ
ブレーションの実施状況を示したものである。
この視覚装置２は、カメラ３に画像処理装置１が接続
され、画像処理装置１にキーボード４やモニタテレビ５
などの入出力手段が接続されている。
され、画像処理装置１にキーボード４やモニタテレビ５
などの入出力手段が接続されている。
カメラ３は真下に向けて固定され、このカメラ３の視
野内にキャリブレーション用の治具６が位置決めしてあ
る。この治具６は水平な表面に円形状をなす複数の基準
マーク7a〜7dを所定位置に付したものであり、カメラ３
はこれら基準マーク7a〜7dを含む視野で撮像動作を行っ
てその画像信号を画像処理装置１へ送出する。
野内にキャリブレーション用の治具６が位置決めしてあ
る。この治具６は水平な表面に円形状をなす複数の基準
マーク7a〜7dを所定位置に付したものであり、カメラ３
はこれら基準マーク7a〜7dを含む視野で撮像動作を行っ
てその画像信号を画像処理装置１へ送出する。
画像処理装置１は、キャリブレーションに際して、前
記基準マーク7a〜7dの画像信号を入力して２値化処理
し、その２値画像よりカメラ座標系における各基準マー
ク7a〜7dの位置を算出した後、その算出データと実座標
系における各基準マーク7a〜7dの位置データとから座標
変換パラメータを算出する。
記基準マーク7a〜7dの画像信号を入力して２値化処理
し、その２値画像よりカメラ座標系における各基準マー
ク7a〜7dの位置を算出した後、その算出データと実座標
系における各基準マーク7a〜7dの位置データとから座標
変換パラメータを算出する。
第２図は、XcYcの直交座標平面で構成されるカメラ座
標系８と、XrYrの直交座標平面で構成される実座標系９
との関係を示しており、カメラ座標系８における点Ｐが
実座標系９における点Ｑに写像されている。なおカメラ
座標系８の各座標軸の単位は画素であり、実座標系９の
各座標軸の単位は例えばcmである。
標系８と、XrYrの直交座標平面で構成される実座標系９
との関係を示しており、カメラ座標系８における点Ｐが
実座標系９における点Ｑに写像されている。なおカメラ
座標系８の各座標軸の単位は画素であり、実座標系９の
各座標軸の単位は例えばcmである。
いまカメラ座標系８における点Ｐの位置を（xc,yc）
とし、実座標系９における点Ｑの位置を（xr,yr）とす
ると、xr,yrは座標変換マトリクスＴを用いてつぎの
式で与えられる。
とし、実座標系９における点Ｑの位置を（xr,yr）とす
ると、xr,yrは座標変換マトリクスＴを用いてつぎの
式で与えられる。
ただし座標変換マトリクスＴは６個の座標変換パラメ
ータT11,T12,T13,T21,T22,T23を用いてつぎの式で表
される。
ータT11,T12,T13,T21,T22,T23を用いてつぎの式で表
される。
前記画像処理装置１は、キャリブレーションを実施し
て、カメラ座標系８における各基準マーク7a〜7dの位置
算出データと実座標系９における各基準マーク7a〜7dの
位置データとから座標変換パラメータT11,T12,T13,T21,
T22,T23を算出すると共に、キャリブレーションの実施
後にその座標変換パラメータの算出値が適正か否かのチ
ェックを行うもので、その動作手順の一例が第３図に具
体的に示してある。
て、カメラ座標系８における各基準マーク7a〜7dの位置
算出データと実座標系９における各基準マーク7a〜7dの
位置データとから座標変換パラメータT11,T12,T13,T21,
T22,T23を算出すると共に、キャリブレーションの実施
後にその座標変換パラメータの算出値が適正か否かのチ
ェックを行うもので、その動作手順の一例が第３図に具
体的に示してある。
第３図のスタート時点では、カメラ３の視野内に治具
６を位置させて、４個の基準マーク7a〜7dの撮像を行
い、各基準マーク7a〜7dの画像を画像処理装置１に取り
込んで２値化する。まずステップ１（図中「ST1」で示
す）で画像処理装置１は各基準マーク7a〜7dの画像の重
心位置を算出し、その算出値をカメラ座標系８における
各基準マーク7a〜7dの位置データとして所定のメモリ領
域に保持する。
６を位置させて、４個の基準マーク7a〜7dの撮像を行
い、各基準マーク7a〜7dの画像を画像処理装置１に取り
込んで２値化する。まずステップ１（図中「ST1」で示
す）で画像処理装置１は各基準マーク7a〜7dの画像の重
心位置を算出し、その算出値をカメラ座標系８における
各基準マーク7a〜7dの位置データとして所定のメモリ領
域に保持する。
つぎのステップ２で各基準マーク7a〜7dの実座標系９
における位置データがキーボード５よりキー入力される
と、画像処理装置１はこのキー入力データとステップ１
で算出したカメラ座標系８における各基準マーク7a〜7d
の位置データとを用いてキャリブレーションを実施し、
前記の座標変換マトリクスＴを算出する。
における位置データがキーボード５よりキー入力される
と、画像処理装置１はこのキー入力データとステップ１
で算出したカメラ座標系８における各基準マーク7a〜7d
の位置データとを用いてキャリブレーションを実施し、
前記の座標変換マトリクスＴを算出する。
キャリブレーションが完了すると、つぎのステップ３
で画像処理装置１は、座標変換マトリクスＴを用いて各
基準マーク7a〜7dのカメラ座標系８における位置データ
を実座標系９における位置データに変換する演算を実行
する。
で画像処理装置１は、座標変換マトリクスＴを用いて各
基準マーク7a〜7dのカメラ座標系８における位置データ
を実座標系９における位置データに変換する演算を実行
する。
いま各基準マーク7a〜7dの実座標系９における位置に
つきステップ３の演算で得られた演算値を（xri′,
yri′）（ただしｉ＝1,2,‥‥,4）、キー入力された真
値を（xri,yri）とするとき、つぎのステップ４ではこ
れらの値を次式に代入することにより、座標変換パラメ
ータの評価値としての重相関係数Rx,RYを求める。
つきステップ３の演算で得られた演算値を（xri′,
yri′）（ただしｉ＝1,2,‥‥,4）、キー入力された真
値を（xri,yri）とするとき、つぎのステップ４ではこ
れらの値を次式に代入することにより、座標変換パラメ
ータの評価値としての重相関係数Rx,RYを求める。
なお上式中、，は次式で与えられる。
この重相関係数Rx,RYの値が「１」に近ければ前記演
算値（xri′,yri′）と真値（xri,yri）との間の相関が
高いことを意味しており、つぎのステップ5,6で各重相
関係数Rx,RYが所定の判定基準値A,Bより大きいか否かに
より座標変換マトリクスＴの各パラメータT11,T12,T13,
T21,T22,T23が適正か否かを判別する。この実施例の場
合、前記判定基準値A,BをＡ＝Ｂ＝0.9に設定しており、
もしステップ5,6のいずれかが“NO"であれば、ステップ
７でモニタテレビ４へ各座標変換パラメータが不適正で
ある旨の警告文字を表示する。通常、これらが不適正と
なる要因としてキー入力ミスの他に、画像処理時に２値
化レベルが適切でない場合、カメラ３の姿勢が垂直とな
っていない場合、照明が適正でない場合などが考えら
れ、この警告表示を見て再度正しいキー入力を行い、或
いは計測条件を整えて再度重心計測を行って、同様の手
順でキャリブレーションを実施し、またその適否を判別
することになる。
算値（xri′,yri′）と真値（xri,yri）との間の相関が
高いことを意味しており、つぎのステップ5,6で各重相
関係数Rx,RYが所定の判定基準値A,Bより大きいか否かに
より座標変換マトリクスＴの各パラメータT11,T12,T13,
T21,T22,T23が適正か否かを判別する。この実施例の場
合、前記判定基準値A,BをＡ＝Ｂ＝0.9に設定しており、
もしステップ5,6のいずれかが“NO"であれば、ステップ
７でモニタテレビ４へ各座標変換パラメータが不適正で
ある旨の警告文字を表示する。通常、これらが不適正と
なる要因としてキー入力ミスの他に、画像処理時に２値
化レベルが適切でない場合、カメラ３の姿勢が垂直とな
っていない場合、照明が適正でない場合などが考えら
れ、この警告表示を見て再度正しいキー入力を行い、或
いは計測条件を整えて再度重心計測を行って、同様の手
順でキャリブレーションを実施し、またその適否を判別
することになる。
なおこの実施例では、座標変換パラメータの評価値と
して重相関係数Rx,RYを用いたが、これに限らず、次式
で与えられる前記演算値（xri′,yri′）と真値（xri,y
ri）とずれ量の平均値Ｓを座標変換パラメータの評価値
として用いることもできる。
して重相関係数Rx,RYを用いたが、これに限らず、次式
で与えられる前記演算値（xri′,yri′）と真値（xri,y
ri）とずれ量の平均値Ｓを座標変換パラメータの評価値
として用いることもできる。
第４図は、重相関係数Rx,RYを第１の判定基準値C,Dお
よび第２の判定基準値E,F（だたしＣ＜E,D＜Ｆ）とステ
ップ5,7にて段階的に比較して座標変換パラメータの適
否判断を行っている。この実施例では、第１の判定基準
値C,DをＣ＝Ｄ＝0.8〜0.85（例えば0.8）、第２の判定
基準値E,FをＥ＝Ｆ＝0.9〜0.95（例えば0.9）に設定し
ており、もしRx＞C,RY＞Ｄを満たさなければ座標変換パ
ラメータが不適正であってその要因がキー入力ミスによ
ることをモニタテレビ４に警告表示し（ステップ６）、
またもしRx＞E,Rx＞Ｆを満たさなければ座標変換パラメ
ータが不適正であってその要因が計測不安定によること
をモニタテレビ４に警告表示する（ステップ８）。この
実施例によれば、座標変換パラメータが不適正であるこ
との要因も併せて教唆するから、是正のための処置が迅
速に行える。
よび第２の判定基準値E,F（だたしＣ＜E,D＜Ｆ）とステ
ップ5,7にて段階的に比較して座標変換パラメータの適
否判断を行っている。この実施例では、第１の判定基準
値C,DをＣ＝Ｄ＝0.8〜0.85（例えば0.8）、第２の判定
基準値E,FをＥ＝Ｆ＝0.9〜0.95（例えば0.9）に設定し
ており、もしRx＞C,RY＞Ｄを満たさなければ座標変換パ
ラメータが不適正であってその要因がキー入力ミスによ
ることをモニタテレビ４に警告表示し（ステップ６）、
またもしRx＞E,Rx＞Ｆを満たさなければ座標変換パラメ
ータが不適正であってその要因が計測不安定によること
をモニタテレビ４に警告表示する（ステップ８）。この
実施例によれば、座標変換パラメータが不適正であるこ
との要因も併せて教唆するから、是正のための処置が迅
速に行える。
＜発明の効果＞ この発明は上記の如く、キャリブレーションで生成し
た座標変換パラメータを用いて各基準マークのカメラ座
標系における位置データを実座標系における位置データ
に変換し、その演算値を真値と比較して前記座標変換パ
ラメータの評価値を算出した後、この評価値を所定の判
定基準値と比較して前記座標変換パラメータの適否を判
別するようにしたから、データ入力や画像処理にミスが
介在して不適正な座標変換パラメータが生成されても、
かかるミスを容易に発見して是正できる。
た座標変換パラメータを用いて各基準マークのカメラ座
標系における位置データを実座標系における位置データ
に変換し、その演算値を真値と比較して前記座標変換パ
ラメータの評価値を算出した後、この評価値を所定の判
定基準値と比較して前記座標変換パラメータの適否を判
別するようにしたから、データ入力や画像処理にミスが
介在して不適正な座標変換パラメータが生成されても、
かかるミスを容易に発見して是正できる。
また判定基準値を複数設けて、座標変換パラメータが
不適正であることの要因を判定するようにしたから、是
正のための処置が迅速に行えるなど、発明目的を達成し
た顕著な効果を奏する。
不適正であることの要因を判定するようにしたから、是
正のための処置が迅速に行えるなど、発明目的を達成し
た顕著な効果を奏する。
第１図はこの発明にかかる画像処理装置を含む視覚装置
の外観を示す斜視図、第２図はカメラ座標系と実座標系
との関係を示す説明図、第３図はこの発明の一実施例に
かかる画像処理装置の動作手順を示すフローチャート、
第４図はこの発明の他の実施例の動作手順を示すフロー
チャートである。 １……画像処理措置、３……カメラ ４……モニタテレビ、５……キーボード ８……カメラ座標系、９……実座標系
の外観を示す斜視図、第２図はカメラ座標系と実座標系
との関係を示す説明図、第３図はこの発明の一実施例に
かかる画像処理装置の動作手順を示すフローチャート、
第４図はこの発明の他の実施例の動作手順を示すフロー
チャートである。 １……画像処理措置、３……カメラ ４……モニタテレビ、５……キーボード ８……カメラ座標系、９……実座標系
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 7/00 G01B 11/00
Claims (2)
- 【請求項１】複数の基準マークをカメラで撮像して得た
画像からカメラ座標系における各基準マークの位置を算
出した後、その算出データと実座標系における各基準マ
ークの位置データとから座標変換パラメータを算出する
機能を有する画像処理装置において、 前記座標変換パラメータを用いて各基準マークのカメラ
座標系における位置データを実座標系における位置デー
タに変換するための演算を実行する演算手段と、 各基準マークの実座標系における位置につき前記演算手
段による演算値を真値と比較して前記座標変換パラメー
タの評価値を算出する評価値算出手段と、 前記評価値を所定の判定基準値と比較して前記座標変換
パラメータの適否を判別する判別手段とを備えて成る画
像処理装置。 - 【請求項２】前記判別手段は、複数の判定基準値が設定
され、座標変換パラメータの評価値を各判定基準値と比
較することにより、座標変換パラメータの適否と不適正
であることの要因とを判別する請求項１に記載された画
像処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120349A JP2959043B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120349A JP2959043B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 画像処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415883A JPH0415883A (ja) | 1992-01-21 |
| JP2959043B2 true JP2959043B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=14784033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2120349A Expired - Fee Related JP2959043B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 画像処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959043B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3419870B2 (ja) * | 1994-01-11 | 2003-06-23 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 視覚認識装置の認識用光学系のキャリブレーション方法及びその方法を用いた視覚認識装置 |
| JPH09166410A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Toshiba Corp | 位置計測装置 |
| JP2004534337A (ja) * | 2001-07-04 | 2004-11-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 撮像素子の位置を予測するのに用いられる参照マーキング選択の最適化 |
| JP4960754B2 (ja) * | 2007-04-25 | 2012-06-27 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法 |
| JP6308248B2 (ja) * | 2016-06-22 | 2018-04-11 | オムロン株式会社 | コンベアトラッキング等に向けられたガイダンス装置 |
| JP2023143179A (ja) * | 2022-03-25 | 2023-10-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 情報処理装置、荷物検出システム、及び、キャリブレーション方法 |
| JP7340069B1 (ja) * | 2022-06-09 | 2023-09-06 | 株式会社ダイヘン | マーカ位置登録プログラム、マーカ位置登録装置、マーカ位置登録方法及びその方法に用いるマーカ |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2120349A patent/JP2959043B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0415883A (ja) | 1992-01-21 |
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