JPH03249508A - 三次元形状認識装置 - Google Patents
三次元形状認識装置Info
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- JPH03249508A JPH03249508A JP4581590A JP4581590A JPH03249508A JP H03249508 A JPH03249508 A JP H03249508A JP 4581590 A JP4581590 A JP 4581590A JP 4581590 A JP4581590 A JP 4581590A JP H03249508 A JPH03249508 A JP H03249508A
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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〉
本発明は三次元形状認識装置に関し、特に非接触式のも
のに適用して有用なものである。
のに適用して有用なものである。
〈従来の技術〉
工作機械の分野において、倣い加工や衝突を防止する用
途で、三次元形状を認識する必要が生じろ場合がある。
途で、三次元形状を認識する必要が生じろ場合がある。
非接触の三次元認識の一手法として、光切断法がある。
これは、スリット光が測定対象物に当たり、乱反射した
像より、測定対象物の座標を求めろものである。
像より、測定対象物の座標を求めろものである。
この光切断法による従来の三次元形状認識装置を第6図
に示す。同図に示すようにテーブル1上に載置した測定
対象物2には、スリット光発生il!3からスリット光
4が照射される。カメラ例えばCODカメラ5は、スリ
ット光照射により形成された光学像を撮影する。
に示す。同図に示すようにテーブル1上に載置した測定
対象物2には、スリット光発生il!3からスリット光
4が照射される。カメラ例えばCODカメラ5は、スリ
ット光照射により形成された光学像を撮影する。
このカメラ5で撮影された画像に対応した画像データは
画像取り込み器6で取り込まれ、画像データを座標演算
M7で演算することにより測定対象物2の形状を認識し
ている。スリット光4は測定対象物2とy軸方向に相対
移動する。
画像取り込み器6で取り込まれ、画像データを座標演算
M7で演算することにより測定対象物2の形状を認識し
ている。スリット光4は測定対象物2とy軸方向に相対
移動する。
第7図(a)は第6図の平面図、第7図(′b)は第6
図の正面図であり、スリット光4と平行な面をz −x
平面にとり、スリット光4とカメラ5の光軸とがなす角
度をθとし、光軸をy−2平面にとっている。
図の正面図であり、スリット光4と平行な面をz −x
平面にとり、スリット光4とカメラ5の光軸とがなす角
度をθとし、光軸をy−2平面にとっている。
ここで、座標演算!l#7による座標の算出演算を、第
8図(a) (bl (c)を参照して説明する。なお
第8図(C)はカメラ5で撮影した画像内の座標を示す
。
8図(a) (bl (c)を参照して説明する。なお
第8図(C)はカメラ5で撮影した画像内の座標を示す
。
スリット光4はZ −X平面に対し平行であるから、ス
リット光の式は y=Q ・・・(1)物
対距離りでのレンズの拡大率をMとするとy −z平面
における視角の式は、画像内座標をaとすれば L(至)θ−Ma癲θ LMα ”=Lm−θ+Maahbθ”Lmθ+Macwθ
=°(3)スリット光の切断縁の2座標は式(1)から
Ma Z L幽θ+Ma慟θ ・・・(4
)同じくX座標は、画像内座標をβとすればL−・(ト
)θβ 8=f LMa億4 −(L−))・I LJa+θ+Macstrθ f Ma(2)θ ” (ILmtl+Macsbe”β −(5)
式!41. (5)よ抄2座標及びX座標が算出される
。
リット光の式は y=Q ・・・(1)物
対距離りでのレンズの拡大率をMとするとy −z平面
における視角の式は、画像内座標をaとすれば L(至)θ−Ma癲θ LMα ”=Lm−θ+Maahbθ”Lmθ+Macwθ
=°(3)スリット光の切断縁の2座標は式(1)から
Ma Z L幽θ+Ma慟θ ・・・(4
)同じくX座標は、画像内座標をβとすればL−・(ト
)θβ 8=f LMa億4 −(L−))・I LJa+θ+Macstrθ f Ma(2)θ ” (ILmtl+Macsbe”β −(5)
式!41. (5)よ抄2座標及びX座標が算出される
。
測定対象物全体にこの演算を行うことにより、形状が認
識できる。
識できる。
〈発明が解決しようとする課題〉
上述したように光切断法による三次元形状tV識装置で
は、スリット光4が測定対象物2に当って乱反射した光
をカメラ5が受光し、その像より測定対象物2の座標を
求めるのであるが、測定対象物の素材、形状によっては
実像以外に虚像が発生することがある。
は、スリット光4が測定対象物2に当って乱反射した光
をカメラ5が受光し、その像より測定対象物2の座標を
求めるのであるが、測定対象物の素材、形状によっては
実像以外に虚像が発生することがある。
更に評言すると、測定対象物2が第3図に示すような形
状で、しかも素材が石膏、プラスチック等のように表面
が光沢のあまりないものである場合、スリット光4の直
接の照射による測定対象物2上の軌跡(以下、実像Iと
称す)の他に、この実像工が形成されている平面2aに
対して急傾斜した面である平面2bに、実像■の鏡像(
す下虚像■と称す)が形成されてしまう。かかる虚像■
が発生した場合、カメラ5に取り込まれる画像(z −
x平面)は、第4図に示すように実像Iと虚像■が混在
する画像となり、X軸上の1つの座標に対してZ軸上の
座標が2つ存在する場合がある。
状で、しかも素材が石膏、プラスチック等のように表面
が光沢のあまりないものである場合、スリット光4の直
接の照射による測定対象物2上の軌跡(以下、実像Iと
称す)の他に、この実像工が形成されている平面2aに
対して急傾斜した面である平面2bに、実像■の鏡像(
す下虚像■と称す)が形成されてしまう。かかる虚像■
が発生した場合、カメラ5に取り込まれる画像(z −
x平面)は、第4図に示すように実像Iと虚像■が混在
する画像となり、X軸上の1つの座標に対してZ軸上の
座標が2つ存在する場合がある。
ところが、従来技術においては、実像■と虚像■とを区
別することが不可能であるため、虚像■が発生した場合
には、誤った形状認識をしてしまう場合がある。
別することが不可能であるため、虚像■が発生した場合
には、誤った形状認識をしてしまう場合がある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、虚像が形成されても、
測定対象物の形状を正確に認識することができろ三次元
形状vgm装置を提供することを目的とする。
測定対象物の形状を正確に認識することができろ三次元
形状vgm装置を提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
上記目的を達成する本発明の構成は、
スリット光発生器から測定対象物にスリット光を照射す
るとともに前記スリット光発生器をスリット光と平行な
面に対し交差する方向に移動させる一方、スリット光を
照射することにより測定対象物に形成された像をカメラ
で撮影するとともにこのカメラで取り込んだ画像データ
に基づき測定対象物の三次元形状をvg識するようにな
っている三次元形状認識装筺において、 カメラの出力から画像データを取り込む画像取り込み器
と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬1こピーク
値を輻で除してなる評価値を算出するピーク値/輻演算
話と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬に飽和して
いるか否か、及び飽和部分の幅を判別する光強度飽和判
別器と、前記ピーク値/幅演算器の演算結果と光強度飽
和判別器の判別結果から、分布の山が全て飽和している
場合は飽和部分の幅の広い山を実像と判断する一方、飽
和部分の幅の狭い山を虚像と判断し、分布の山が1つ残
して飽和していない場合は飽和している山を実像と判断
する一方飽和していない山を虚像と判断し、分布の山が
全て飽和していない場合は評価値の大きい山を実像と判
断する一方、評価値の小さい山を虚像と判断する実像・
虚像判別器と、 取り込まれた画像データのうち、実像に対応した画像デ
ータを基に、測定対象物の形状を認識する座標演算器と を有することを特徴とする。
るとともに前記スリット光発生器をスリット光と平行な
面に対し交差する方向に移動させる一方、スリット光を
照射することにより測定対象物に形成された像をカメラ
で撮影するとともにこのカメラで取り込んだ画像データ
に基づき測定対象物の三次元形状をvg識するようにな
っている三次元形状認識装筺において、 カメラの出力から画像データを取り込む画像取り込み器
と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬1こピーク
値を輻で除してなる評価値を算出するピーク値/輻演算
話と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の中旬に飽和して
いるか否か、及び飽和部分の幅を判別する光強度飽和判
別器と、前記ピーク値/幅演算器の演算結果と光強度飽
和判別器の判別結果から、分布の山が全て飽和している
場合は飽和部分の幅の広い山を実像と判断する一方、飽
和部分の幅の狭い山を虚像と判断し、分布の山が1つ残
して飽和していない場合は飽和している山を実像と判断
する一方飽和していない山を虚像と判断し、分布の山が
全て飽和していない場合は評価値の大きい山を実像と判
断する一方、評価値の小さい山を虚像と判断する実像・
虚像判別器と、 取り込まれた画像データのうち、実像に対応した画像デ
ータを基に、測定対象物の形状を認識する座標演算器と を有することを特徴とする。
用〉
第4図におけるカメラに取り込まれたZ −Xく作
平面での画像を良く見ると、実像工は細く輝度の高い鮮
明な像であるが、虚像■はこれより幅広で輝度も低いぼ
けた像である。
明な像であるが、虚像■はこれより幅広で輝度も低いぼ
けた像である。
そして、第4図のカメラ像に関してR−R’断面で、つ
まりスリット光の長手方向Xに直交する方向R−R’に
治って、光強度分布を見ろと、第5図(a) (bl
[c)に示すように、実像工と虚像■はそれぞれ分布の
山になっているが、通常は第5図(alの如く実像Iに
対応する山の方が虚像■の方よりも、ピーク値P、が大
きく(P、>P2)且っ輻W1が狭い(W、<W2)。
まりスリット光の長手方向Xに直交する方向R−R’に
治って、光強度分布を見ろと、第5図(a) (bl
[c)に示すように、実像工と虚像■はそれぞれ分布の
山になっているが、通常は第5図(alの如く実像Iに
対応する山の方が虚像■の方よりも、ピーク値P、が大
きく(P、>P2)且っ輻W1が狭い(W、<W2)。
つまり、分布の山は単に高いだけでなく急峻である。
従って、基本的には光強度分布の中旬にピーク値Pを幅
Wで除した値P/Wを算出すれば、急峻さを評価するこ
とができ、像がR−R’力方向複数存在していても、評
価値P/Wの大きい方が確実に実像であると判断するこ
とができる。
Wで除した値P/Wを算出すれば、急峻さを評価するこ
とができ、像がR−R’力方向複数存在していても、評
価値P/Wの大きい方が確実に実像であると判断するこ
とができる。
しかし、スリット光が強い場合、カメラあろいは画像取
り込み蕾のダイナミックレンジによっては、第5 T/
IA(bl 、 (C1に示すように分布の山が飽和す
ることがあり、実像に対応する山の方が幅広になること
があり、上述の評価値P/Wの比較だけでは誤判別の恐
れがある。
り込み蕾のダイナミックレンジによっては、第5 T/
IA(bl 、 (C1に示すように分布の山が飽和す
ることがあり、実像に対応する山の方が幅広になること
があり、上述の評価値P/Wの比較だけでは誤判別の恐
れがある。
しかし、第5図(bl、(c)を良く見ると、第5図(
blの如く2つの山のうち一方だけが飽和している場合
は飽和している方の山が実像Iであり、第5図(e)の
如く全ての山が飽和している場合は飽和部分の幅Wsl
が大きい(W、 >Wsa)山が実像工であることが判
る。
blの如く2つの山のうち一方だけが飽和している場合
は飽和している方の山が実像Iであり、第5図(e)の
如く全ての山が飽和している場合は飽和部分の幅Wsl
が大きい(W、 >Wsa)山が実像工であることが判
る。
従って、評価値P/Wに加え、分布の山が飽和している
か否かを判別し、且つ飽和部分の幅W8を算出すれば、
実像か虚像かを判断することができる。
か否かを判別し、且つ飽和部分の幅W8を算出すれば、
実像か虚像かを判断することができる。
本発明は上述の知見に基づくものであり、ピーク値/幅
演算器で算出した評価値及び光強度飽和判別器の結果か
ら実像・虚像判別器が実像か否かを判別し、座標演算器
に実像に対応した画像データを演算させる。
演算器で算出した評価値及び光強度飽和判別器の結果か
ら実像・虚像判別器が実像か否かを判別し、座標演算器
に実像に対応した画像データを演算させる。
施 例〉
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
なお、従来技術と同一部分には同一符号を付し、重複す
る説明を省略する。
る説明を省略する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック線図である。
同図に示すように、ピーク値7幅演算器8は画像取り込
み器6に取り込まれた画像データに基づき、光強度分布
の山の高さと急峻さを評価するものである。即ち、第5
図に示したようなR−R’力方向沿う光強度分布を画像
データからX軸上の座標点毎に求め、各座標点での光強
度分布につき山を検出し、冬山のピーク値Pと幅Wを求
め、P/Wなる評価値を算出する。
み器6に取り込まれた画像データに基づき、光強度分布
の山の高さと急峻さを評価するものである。即ち、第5
図に示したようなR−R’力方向沿う光強度分布を画像
データからX軸上の座標点毎に求め、各座標点での光強
度分布につき山を検出し、冬山のピーク値Pと幅Wを求
め、P/Wなる評価値を算出する。
本実施例では幅Wを、第2図(alに示すようにピーク
値の半値幅としており、各中旬にP/2以上の光強度を
持つ画素がX軸方向に連続している数をカウントするこ
とにより求めている。
値の半値幅としており、各中旬にP/2以上の光強度を
持つ画素がX軸方向に連続している数をカウントするこ
とにより求めている。
光強度飽和判別器10は第5図のR−R’方く実
向の光強度分布から、分布の中旬に飽和しているか否か
を判別し、飽和している場合は第2図(′b)に示すそ
の飽和部分の輻W、を、飽和した光強度を持つ画素がX
軸方向に連続している数をカウントすることにより求め
ている。
を判別し、飽和している場合は第2図(′b)に示すそ
の飽和部分の輻W、を、飽和した光強度を持つ画素がX
軸方向に連続している数をカウントすることにより求め
ている。
実像・虚像判別器9は基本的には、ピーク値7幅演算w
j8の演算結果から、X軸上の座標点毎に、評価値P/
Wどうしを比較して最も大きな評価値P/Wを持つ像を
実像Iと判断し、他を虚像■と判断してその判別結果を
座標演算器7に与える。但し、光強度分布に山が1つし
かない場合は評ffI値P/Wを比較することができな
いが、このような場合は虚像が生じていないので、実像
と判断している。
j8の演算結果から、X軸上の座標点毎に、評価値P/
Wどうしを比較して最も大きな評価値P/Wを持つ像を
実像Iと判断し、他を虚像■と判断してその判別結果を
座標演算器7に与える。但し、光強度分布に山が1つし
かない場合は評ffI値P/Wを比較することができな
いが、このような場合は虚像が生じていないので、実像
と判断している。
但し、実像・虚像判別器9は、光強度飽和判別N10か
ら飽和しているとの結果が出された場合は、1つを残し
て他の山が飽和していないときは飽和している像を実像
■と判断し、他を虚像■と判断し、更に全ての山が飽和
しているときは飽和部分の幅が広い(W )像を実像■
と判断し、他(W、□)を虚像■と判断して、その判別
結果を座標演算器7に与えろ。
ら飽和しているとの結果が出された場合は、1つを残し
て他の山が飽和していないときは飽和している像を実像
■と判断し、他を虚像■と判断し、更に全ての山が飽和
しているときは飽和部分の幅が広い(W )像を実像■
と判断し、他(W、□)を虚像■と判断して、その判別
結果を座標演算器7に与えろ。
座標演算器7は実像・虚像判別器9からの判別結果に基
づき、画像データのうちX軸上の座標点毎に虚像と判断
されたものを捨て、実像と判断されたものを用い、所定
の演算を行って形状を認識する。
づき、画像データのうちX軸上の座標点毎に虚像と判断
されたものを捨て、実像と判断されたものを用い、所定
の演算を行って形状を認識する。
上述した実施例では幅Wとしてピーク値Pの1%Bで切
った半値幅を用いるようにしたが、これに限らずピーク
値Pの40%、あるいは80%など適宜なレベルで幅を
求めてもかまわない。
った半値幅を用いるようにしたが、これに限らずピーク
値Pの40%、あるいは80%など適宜なレベルで幅を
求めてもかまわない。
更に言えば、実像Iと虚像■とば前述の如(分布の山の
高さと急峻さで判別できるので、幅の代りに、各中旬に
分散を求めたり、あるいは山の傾斜例えばピーク値Pの
捧の高さでの微分値を求めることにより、評価すること
も可能である。
高さと急峻さで判別できるので、幅の代りに、各中旬に
分散を求めたり、あるいは山の傾斜例えばピーク値Pの
捧の高さでの微分値を求めることにより、評価すること
も可能である。
〈発明の効果〉
本発明によれば、光強度分布の冬山のピーク値と輻並び
に飽和部分の輻に基づいて実像と虚像を判別するように
したので、正確な三次元形状の認識を行う乙とができる
。
に飽和部分の輻に基づいて実像と虚像を判別するように
したので、正確な三次元形状の認識を行う乙とができる
。
第1図1ま本発明の一実施例を示すブロック線図、第2
図は評価値算出の一例及び飽和幅を示す説明図、第3図
は虚像が発生した場合の測定対象物の一例を示す説明図
、第4図はこの場合のカメラの画像を示す図、第5図は
実像と虚像の判別原理を説明するための光強度分布を示
す図、第6図は従来技術に係る三次元形状認識装置を示
す説明図、第7図は座標のと9方を示す説明図、第8図
は三次元座標計算の原理を示す説明図である。 図面中、2は測定対象物、3はスリット光発生話、4ば
スリット光、51よりメラ、6は画像取り込み器、7ば
座標演算器、8はピーク値/輻演算蕾、9は実像・虚像
判別器、10は光強度飽和判別器である。 三菱重工業株式会社
図は評価値算出の一例及び飽和幅を示す説明図、第3図
は虚像が発生した場合の測定対象物の一例を示す説明図
、第4図はこの場合のカメラの画像を示す図、第5図は
実像と虚像の判別原理を説明するための光強度分布を示
す図、第6図は従来技術に係る三次元形状認識装置を示
す説明図、第7図は座標のと9方を示す説明図、第8図
は三次元座標計算の原理を示す説明図である。 図面中、2は測定対象物、3はスリット光発生話、4ば
スリット光、51よりメラ、6は画像取り込み器、7ば
座標演算器、8はピーク値/輻演算蕾、9は実像・虚像
判別器、10は光強度飽和判別器である。 三菱重工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 スリット光発生器から測定対象物にスリット光を照射す
るとともに前記スリット光発生器をスリット光と平行な
面に対し交差する方向に移動させる一方、スリット光を
照射することにより測定対象物に形成された像をカメラ
で撮影するとともにこのカメラから取り込んだ画像デー
タに基づき測定対象物の三次元形状を認識するようにな
っている三次元形状認識装置において、カメラの出力か
ら画像データを取り込む画像取り込み器と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の山毎にピーク値
を幅で除してなる評価値を算出するピーク値/幅演算器
と、 取り込まれた画像データのスリット光長手方向と直交す
る方向に沿う光強度分布を基に、分布の山毎に飽和して
いるか否か、及び飽和部分の幅を判別する光強度飽和判
別器と、 前記ピーク値/幅演算器の演算結果と光強度飽和判別器
の判別結果から、分布の山が全て飽和している場合は飽
和部分の幅の広い山を実像と判断する一方、飽和部分の
幅の狭い山を虚像と判断し、分布の山が1つ残して飽和
していない場合は飽和している山を実像と判断する一方
飽和してない山を虚像と判断し、分布の山が全て飽和し
ていない場合は評価値の大きい山を実像と判断する一方
、評価値の小さい山を虚像と判断する実像・虚像判別器
と、 取り込まれた画像データのうち、実像に対応した画像デ
ータを基に、測定対象物の形状を認識する座標演算器と を有することを特徴とする三次元形状認識装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4581590A JPH03249508A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 三次元形状認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4581590A JPH03249508A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 三次元形状認識装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03249508A true JPH03249508A (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=12729748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4581590A Pending JPH03249508A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 三次元形状認識装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03249508A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0658725A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 高輝度領域の属性検出方法 |
JP2008215975A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Pulstec Industrial Co Ltd | 3次元形状測定装置および3次元形状測定方法 |
JP2008216098A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Pulstec Industrial Co Ltd | 3次元形状測定装置および3次元形状測定方法 |
JP2009069063A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Nikon Corp | 計測方法、形状計測方法、計測装置及び形状計測装置 |
WO2017138083A1 (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 株式会社島津製作所 | Vブロック方式の屈折率測定装置 |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP4581590A patent/JPH03249508A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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