JP6657243B2 - 視覚システムにおける画像ベーストレイ位置合わせ及びチューブスロット位置特定 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年2月18日に出願された「IMAGE−BASED TRAY ALIGNMENT AND TUBE SLOT LOCALIZATION IN A VISION SYSTEM」と題する米国仮出願第62/117,912号明細書に対する優先権を請求し、この開示は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
高速運動下で取得された画像のチューブ特性の正確な評価を容易にするため、実施形態は、画像ごとにトレイ表面上の1組の標準マーカを利用してトレイが引き出しと共に移動した距離を評価することを含む画像ベース方法を使用することによって、高精度なチューブサンプルトレイ位置合せ及びチューブスロット位置特定を提供する。実施形態は、また、DVSカメラごとの基準マーカパターンを位置合せするための較正方法を含む。実施形態は、更に、トレイ整列及びチューブスロット位置特定のためのテンプレート突合わせ方法を含む。
ソフトウェア観点から、引出し視覚システム(DVS)には主に2つの部分がある。一方は、オンライン部分であり、他方はオフライン部分である。オンライン部分は、動作中、即ち、カメラによって取得された新しい画像をシステムが処理するときと、引出しインベントリを発見するためにシステムが使用されているときに生じる部分を意味する。オフライン部分は、例えば、較正段階とトレーニングも示す。システムは、様々なチューブタイプを検出するためにクラシファイヤ構成要素をトレーニングするのに大量のデータを必要とする。この較正とトレーニングは、製品が作成された後で顧客に送られるたび又は設置時に行われうる。トレーニング部分が、DVSに対して1回行われ、次にソフトウェアのそのオンライン部分が、DVSの全ての事例に対して実行される。トレーニングは、特に、様々なチューブタイプを決定するとき有用である。システムに使用されるチューブタイプを決定するために範囲が定義された後、それらのチューブの画像が、トレーニングのための集合を定義できる。トレーニングは、製品の販売前に工場で一度に行うことができ、業務での顧客による製品のトレーニングが不要なことがある。トレーニングは、新しいチューブタイプに対応している場合だけ更新されなければならない。これは、メーカ側で行われることである。較正は、もう1つのオフライン構成要素であり、顧客の場所で行われるか、各事例のメーカで行われうる。トレーニングは、システム全体又は生産ライン全体に一度実行されてもよく、較正は、個々の事例ごとに少なくとも一度実行される。
図9Aと図9Bは、一実施形態による、投影マーカ900と検出マーカ902の間のオフセットを示すチューブトレイとチューブのトップビューの例示的画像である。基準マーカパターンが既に較正されているとき、カメラ姿勢は、任意の点のトレイ座標系からカメラ座標系へのマッピングを提供する。トレイ120の各行がカメラの視界の中心にあるとき、トレイ120が引出し110と共に移動し、ハードウェアエンコーダ210がカメラ242,244(例えば、左側カメラ242又は右側カメラ244)を大雑把に作動させるとき、引出し110上の現在のトレイ構成(例えば、トレイのタイプ、向き、及び位置)とエンコーダ情報に基づいて、各検出基準マーカ902の二次元投影900が予測されうる。このように、投影マーカ900(図9Aと図9Bに示された)が、最近接点探索によって画像上の検出マーカ902を突き合わせるテンプレートとして働きうる。投影マーカ900と検出マーカ902間のオフセットは、ハードウェアエンコーダ210の誤差による補償すべき並進量を示す。したがって、トレイ120の位置を決定して、カメラの視界内にあるトレイ120とチューブスロット402とを位置合わせできる。
120 トレイ
130 チューブ
140 画像取得システム
242、244 カメラ
400 基準マーカ
402 チューブスロット
1220 プロセッサ
Claims (8)
- x軸とy軸を有するトレイ座標系及びx軸とy軸を有するカメラ座標系を使用するトレイ較正方法であって、
トレイの画像を取得するステップであって、前記トレイが、行及び列の行列で配列された複数のチューブスロットを含み、各チューブスロットがサンプルチューブを収容するように構成され、前記トレイの画像がカメラによって取得されるステップと、
プロセッサを使用して、前記トレイ上の前記チューブスロット間の断面領域上に配置された複数の基準マーカを検出するステップと、
前記トレイ座標系を前記カメラ座標系と予め位置合わせするステップと、
前記プロセッサを使用して、前記トレイ座標系のx座標に沿ったマーカの位置に平行線を合わせ、前記トレイ座標系のy座標に沿った各行上の前記マーカの位置に対の平行線を合わせることによって、トレイ格子を計算するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記トレイ格子上の各マーカの行及び列の位置に基づいて、各基準マーカの前記トレイ上の物理位置に対する対応関係を識別するステップと、
前記プロセッサを使用して、検出された各基準マーカの前記識別された対応関係によって、前記トレイ座標系から前記カメラ座標系へのマッピングを提供するために前記トレイを較正するステップとを含む方法。 - 前記トレイが、開位置と閉位置の間で移動可能な引出しの一部分に収まるように構成され、前記引出しが前記開位置と前記閉位置の間で移動されたときに前記トレイの前記画像が前記カメラによって取得される、請求項1に記載の方法。
- 前記トレイの別の画像を別のカメラによって取得するステップであって、前記別のカメラが、前記カメラに隣接する別のカメラ座標系を有するステップと、
前記トレイ座標系を前記別のカメラ座標系と予め位置合わせするステップと、
検出された各基準マーカの、前記トレイ上の前記物理位置との対応関係を識別して、前記トレイ座標系の前記別のカメラ座標系へのマッピングを提供するステップとを含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記トレイ格子を計算するステップが、更に、
検出マーカを前記トレイ座標系のx座標に沿ってクラスタにグループ化するステップを
含み、各クラスタ内の前記検出マーカが、他のクラスタによって構成された前記トレイ座標系のy方向の他の線に平行な、前記トレイ座標系のy方向の線内にある、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記複数の基準マーカが、白ドットである、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記トレイ格子を計算するステップが、更に、線形回帰を行なって、前記平行線を前記トレイ座標系のx座標に沿ったマーカの位置に合わせ、かつ対の平行線を前記トレイ座標系の前記y座標に沿った各行上の前記マーカの位置に合わせるステップを含み、
前記断面領域が、概略菱形領域であり、
前記概略菱形領域の各行上の基準マーカが、繰返し菱形領域の上角にある上角基準マーカと、繰返し菱形領域の右角にある右角基準マーカとを含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 各検出基準マーカの、前記トレイ上の前記物理位置との対応関係を使用して、オンライン動作中に前記トレイを位置合わせするステップを更に含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記トレイを較正するステップが、更に、次の式によって再投影誤差を最小化することによって前記カメラの姿勢を導出するステップを含み、
R,t = argminR,tΣi||pi-f(RPi+ t,Kc,dc)||2
ここで、{Pi}と{pi}は、三次元及び二次元対応関係であり、f()は、カメラ座標系からその画像平面への三次元から二次元への投影関数であり、Kcは、焦点距離及びカメラ軸と画像上の主点とのスキューを含む本質的較正行列であり、dcは、レンズ歪みベクトルであり、回転行列Rと並進ベクトルtは、カメラ画像の姿勢を示す非本質パラメータである、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
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