JPH03158710A - 画像データ作成装置 - 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］ 本発明は画像データ作成装置に関し、詳しくは対象物の
高さ情報を含むビデオ出力用データを作成する画像デー
タ作成装置に関する。

［従来の技術］ 従来、各種対象物の形状検出あるいは形状認識等を、Ｃ
ＯＤカメラ等の２次元のテレビカメラにて対象物を撮像
し、得られたビデオ信号を画像処理装置にて処理するも
のがある。この場合、撮像された２次元画像には、対象
物の２次元座標位置に対応した対象物表面の輝度情報が
含まれており、２次元的な形状（輪郭）とこの輝度情報
とに基づいて対象物の認識がなされるのである。即ち、
輝度の差異により対象物の平面上の位置だけでなく高さ
も判断される。また、このようなテレビカメラからのビ
デオ信号に基づいて行なわれる画像処理の手法は、工業
技術院・電子総合研究所の開発したｒｓＰＩＤＥＲＪ　
を初め、数多く提案されている。そして、これらの処理
手法を用いて、対象物の形状計；凱種類判肌　文字認識
等、各種用途に応じた多くの画像処理装置が開発さね、
使用されている。

一方、対象物の３次元形状を輝度によらずに検出する装
置も知られている。この種の装置（上対象物に照射され
たスリット光の反射光をテレビカメラにて撮像すること
により、撮像されたスリット光画像から三角測量の原理
でテレビカメラから対象物表面までの距離を算出するも
のである。尚、このような装置（よ特開昭６０−２５３
８０６号公報に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、輝度の差異により対象物の形状を判断す
る場合において（よ対象物の表面が鏡面仕上げされた金
属物体等では、テレビカメラに撮像される光の強度差、
即ち、明暗比率が小さいため、ビデオ信号として出力さ
れる輝度情報が不正確となってしまい、対象物の形状、
特に高さが正確に検出できないという問題が生じていＬ
そのため、こうした場合には、数多く開発された画像処
理装置の機能を充分に生かしきれなかつＬまだ、三角測
量に基づいて対象物の形状を検出する装置は、単に対象
物の３次元座標値を算出するものであったり、その座標
値を用いてすきま計：／凱　段差計測といった特定の目
的に使用される専用機であったりして、汎用の画像処理
装置と接続できず、多種多様な計測に適用するには、そ
の都度、目的に応じた装置を開発する必要があった。

本発明の画像データ作成装置は上記課題を解決し、対象
物の３次元形状を正確に検出すると共に、従来からの画
像処理装置との接続を可能にし、その機能を充分に生か
すことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の画像データ作成装置（よ第１図に例示するよう
に、 対象物Ｗの高さ情報を含むビデオ出力用データを作成す
る画像データ作成装置であって、上記対象物Ｗの表面を
横切る主走査線上に光りを照射すると共に、その反射光
Ｒを照射方向とは異なる角度で撮像する撮像手段Ｍ１と
、上記撮像された反射光Ｒの変位に基づいて上記主走査
線上における対象物Ｗの高さデータを、該主走査線上の
各位置について算出する高さデータ算出手段Ｍ２と、 上記対象物Ｗに対し上記撮像手段Ｍ１による照光と撮像
とを上記主走査方向と直行する副走査方向の各位置で行
なわせ、該副走査方向の各位置において上記高さデータ
算出手段Ｍ２による高さデータの算出を行なわせる副走
査方向演算手段Ｍ３と、 上記算出された対象物Ｗの高さデータを輝度データに変
換する輝度データ変換手段Ｍ４と、上記主走査方向およ
び副走査方向からなる２次元平面座標をビデオ画面の座
標に対応させると共に、上記変換された輝度データを上
記撮像された画面位置に基づいて、ビデオ画面の座標に
位置づけて記憶するビデオデータ記憶手段Ｍ５とを備え
たことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の画像データ作成装置は、撮像
手段Ｍ１により撮像された反射光Ｒの変位に基づいて、
高さデータ算出手段Ｍ２が対象物Ｗに照射された主走査
線上の各位置について対象物Ｗの高さデータを算出し、
さらに、副走査方向演算手段Ｍ３が副走査方向の各位置
（二おいて、この高さデータの算出を行なわせる。算出
された高さデータ（上輝度データ変換手段Ｍ４により輝
度データに変換され、ビデオデータ記憶手段ＭＳにより
、主走査方向および副走査方向からなる２次元平面座標
に対応したビデオ画面の座標に、撮像された画面位置に
基づいて位置づけされて記憶される。従って、記憶され
たデータ（よ　ビデオデータとして、対象物Ｗの高さデ
ータに対応した輝度データをビデオ画面の座標に位置づ
けて作成され［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の画像データ作成装置の好適な実施例
について説明する。

第２図（，１，一実施例としての画像データ作成装置の
概略構成図である。

画像データ作成装置（よ　コンベアＣに載置されデータ
作成の対象となる対象物Ｗを撮像する撮像部１０と、撮
像部１０からのビデオ信号を処理し画像データを作成す
る電子制御装置２０と、電子制御装置２０に接続されコ
ンベアＣの搬送を制御するコンベア制御装置３０とから
構成されている。

撮像部１０ｉ飄　レーザスリット光りを対象物Ｗに照射
する照射機１１と、照射された反射光Ｒを照射機１１か
ら所定距離離れて撮像するｃｃＤを用いたテレビカメラ
１２とを備える。

照射機１１（Ｌ　第３図（（ア）は正面図、　（イ）は
平面図）に示すように、光源としてのレーザダイオード
１３と、光源から順に、光を一方向にのみ拡げるシリン
ドリカルレンズ１４と、その光を平行にするコリメーテ
ィングレンズ］５と、スリット１６とから構成さね　極
めて幅の狭いスリット光りを得る。

電子制御装置２０１２．　　テレビカメラ１２からのビ
デオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
２１と、変換されたディジタル映像信号に基づいて照射
機１］から対象物Ｗまでの距離および平面位置（以下、
距離座標と呼ぶ）を算出する算術論理演算回路を備えた
座標演算部２２と、コンベア制御装置３０との信号の授
受により対象物Ｗの移動と距離座標演算との同期をとる
外部同期インタフェース２３と、画像データを記憶する
画像メモリ２４と、画像メモリ２４に記憶された画像デ
ータをビデオ信号（ＮＴＳＣ信号）に変換し画像処理装
置Ｐに出力するＤ／Ａコンバータ２５と、システム全体
を制御統轄するＣＰＵ２６と、演算処理手順等の処理プ
ログラムが記憶されるＲＯＭ２７とを備える。尚、座標
演算部２２．外部同期インタフェース２３１画像メモリ
２４．ＣＰＵ２６．ＲＯＭ２７は、バス２８により相互
に接続されている。

次に、撮像された対象物Ｗの反射光Ｒに基づいて、距離
座標を算出する原理について、第４図と共に説明する。

レーザスリット光りを対象物Ｗに垂直（対象物Ｗの載置
面に対して垂直）に照射し、斜め上方からテレビカメラ
１２により反射光Ｒを撮像する。

このとき、対象物Ｗの原点位置○に対して対象物Ｗ表面
上の点Ａからの反射光Ｒ（上　レンズ］７を通り受光部
１８の原点○′から隔たった位置Ａ′に結像する。つま
り、対象物Ｗの稜線に対応した像が受光部１８に結像す
る。この結像された像および撮像位置により、距離座標
が算出される。即ち、対象物Ｗの高さおよび平面位置が
検出できるのである。

次に、電子制御装置２０が実行する対象物Ｗの画像デー
タ作成処理について、第５図のフローチャートと共に説
明する。

まず、対象物Ｗをコンベア制御装置３０からの外部同期
信号が入力される位置にまでスリット光りの幅方向に移
動させる（ステップ１００，１１０）。即ち、外部同期
信号が検出される所定位置まで対象物Ｗを移動させ、そ
の所定位置において、次のステップ］２０以降の処理に
入るように位置決めを行なうのである。尚、コンベア制
御装置３０は、図示しないエンコーダ等のセンサにより
位置の検出を行なう。

対象物Ｗが所定位置に配置されると、照射機］１により
対象物Ｗにスリット光りを照射しくステップ１２０）、
テレビカメラ１２により反射光Ｒを撮像する（ステップ
］３０）。この撮像された画像のビデオ信号１ｉ　　Ａ
／Ｄコンバータ２］を介してディジタル信号に変換され
る。次に、撮像された画面上の各走査線毎に検出された
反射光Ｒの位置に基づいて、座標演算部２２により距離
座標を算出する（ステップ１４０）。続いて、算出され
た距離座標を輝度データに変換する（ステップ］５０）
。本実施例で（上　この変換を、第６図に示すような、
−次間数のマツプを用いて行なう。

例え１ｆ、撮像部１０の距離計測範囲が０〜１００ｍｍ
であり、画像メモリ２４の１画素当りの分解能が８ビツ
ト、即ち、２５６階調とすると、距離計測値がＯｍｍの
位置では輝度データを０１：、距離計測値が１００ｍｍ
の位置では輝度データを２５５に変換する。即ち、対象
物Ｗの表面の高さを２５６段階に区分し、その段階に応
じた輝度データを作成する。

次に、ステップ１５０にて変換された輝度データを画像
メモリ２４に書き込む処理を行なう（ステップ１６０）
。画像メモリ２４（上例えｌ′Ｌ　画像処理装置Ｐの画
面（以下、出力画面という）の画素数が５１２Ｘ４８０
（横×縦）の場合に１上スリット光りの１照射分の輝度
データ、即ち、１回の撮像により得られた１フレ一ム分
の輝度データを、出力画面上の１ライン（横方向）分と
して５］２の画素に分解して記憶する。続いて、カウン
タＣをインクリメントしくカウンタＣの値はこのルーチ
ンが起動されたときリセットされている）、カウンタＣ
の値が４８０になるまでステップ１００〜１７０の処理
を繰り返す（ステップ１７０゜１８０）。即ち、対象物
Ｗを移動させてスリット光りの照射位置を順に変更する
と共に、各照射位置毎に撮像して得られた１フレ一ム分
の距離座標を輝度データに変換して、その輝度データを
画像メモリ２４に１ライン分ずつ順次に記憶し、１出力
画面分の輝度データの書き込みが完了するまで、上記の
処理を繰り返す。尚、カウンタＣの値により、画像メモ
リ２４のアドレスが変更される。

この画像メモリ２４への輝度データの書き込みの概略を
、第７図と共に説明する。画像メモリ２４（ヨ畠力画面
上の座標に対応し、対象物Ｗへのスリット光りの各照射
位置Ｌ１〜１４８０において撮像して得られたフレーム
Ｆ］〜Ｆ４８０の輝度データＤ１〜Ｄ４８０を、出力画
面上の横方向ラインに対応させて撮像部に記憶する。従
って、画像メモリ２４には、２５６階調の輝度データが
出力画面上の座標位置に対応して書き込まれるのである
。尚、この図では、理解しやすくするために　各フレー
ムＦ１〜Ｆ４８０は対象物Ｗの載置面に対して垂直に表
現されているが、実際（志　テレビカメラ１２の撮像位
置により斜めになる。

ステップ１８０において、画像メモリ２４に１出力画面
分の輝度データが書き込まれたと判断すると、この輝度
データを画像データとしてＤ／Ａコンバータ２５を介し
てビデオ信号（ＮＴＳＣ信号）に変換して画像処理装置
Ｐに出力し、　ｒＥＮＤ」に抜けて本ルーチンを終了す
る（ステップ１９０）。

以上説明した本実施例の画像データ作成装置１上輝度デ
ータを画像データとして出力画面上の座標位置に対応さ
せて画像メモリ２４に記憶し、ビデオ信号に変換して出
力する。従って、あたかもテレビカメラにて撮像され送
られてくるビデオ信号と同じイメージで汎用の画像処理
装置Ｐに接続が可能となり、現在までに開発された数多
くの画像処理ソフトウェアを利用でき、それらの機能を
充分に生かすことができる。しかも、画像データとして
の輝度データは、距離座標に基づいて変換されたもので
あるため、対象物Ｗの高さ及び平面位置を正確に表すも
のとなり、従来のように対象物Ｗ表面からの反射光Ｒに
よる輝度信号では識別困難な鏡面仕上げされた金属物体
等であっても、寸法精度の高い画像を出力できる。従っ
て、各種の形状計測や形状判別等を正確に行なうことが
できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、例え（戴　
スリット光りを対象物Ｗの移動に関係なく常に照射する
構成や、照射位置を撮像部１０の移動により変更する構
成であってもよい。また、第６図に示した変換マツプを
、輝度データが距離の二乗に比例するような二次関数を
用いてもよい。更に画像データの出力のタイミングを、
１画面分の書き込み完了後でなく常に行なう構成であっ
てもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々なる態様で実施し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の画像データ作成装置によ
れば、輝度データをビデオ画面上の座標付蓋に対応させ
てビデオデータ記憶手段に記憶しているため、あたかも
テレビカメラにて撮像され送られてくるビデオ信号と同
じイメージで汎用の画像処理装置に接続が可能となり、
現在までに開発された数多くの画像処理ソフトウェアを
利用でき、それらの機能を充分に生かすことができる。

しかも、記憶された輝度データ（表　高さデータに基づ
いて変換されたものであるため、対象物Ｗの高さ及び平
面位置を正確に表すものとなり、従来のように対象物Ｗ
表面からの反射光Ｒによる輝度信号では識別困難な鏡面
仕上げされた金属物体等であっても、寸法精度の高いビ
デオ信号を出力できる。従って、各種の形状計測や形状
判別等を正確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は画像データ作成装置の概略構成図、第３図は照射
機の概略構成図、第４図は距離座標を算出する原理を示
す説明図、第５図は画像データ作成ルーヂンを示すフロ
ーチャート、第６図は計測距離値と輝度データとの関係
を示すグラフ、第７図は画像メモリへの書き込みの概念
を示す説明図である。 １０・・・撮像部　　　　］１・・・照射機］２・・・
テレビカメラ ２０・・・電子制御装置　２２・・・座標演算部２４・
・・画像メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　対象物の高さ情報を含むビデオ出力用データを作成
   する画像データ作成装置であって、上記対象物の表面を
   横切る主走査線上に光を照射すると共に、その反射光を
   照射方向とは異なる角度で撮像する撮像手段と、 上記撮像された反射光の変位に基づいて上記主走査線上
   における対象物の高さデータを、該主走査線上の各位置
   について算出する高さデータ算出手段と、 上記対象物に対し上記撮像手段による照光と撮像とを上
   記主走査方向と直行する副走査方向の各位置で行なわせ
   、該副走査方向の各位置において上記高さデータ算出手
   段による高さデータの算出を行なわせる副走査方向演算
   手段と、 上記算出された対象物の高さデータを輝度データに変換
   する輝度データ変換手段と、 上記主走査方向および副走査方向からなる２次元平面座
   標をビデオ画面の座標に対応させると共に、上記変換さ
   れた輝度データを上記撮像された画面位置に基づいて、
   ビデオ画面の座標に位置づけて記憶するビデオデータ記
   憶手段と を備えてなる画像データ作成装置。