JP6102829B2

JP6102829B2 - ステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法およびステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置

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Publication number: JP6102829B2
Application number: JP2014114318A
Authority: JP
Inventors: 恭士大塚
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2034-06-02
Also published as: JP2015227849A

Description

この発明は、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、計測が可能なステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法およびステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置に関する。

３次元の形状を認識する方法として、ステレオマッチング法が知られている。ステレオマッチング法は、左右２台の撮影手段によって撮影した画像から３次元の情報を得るものである。すなわち、２台の撮影手段の中心と計測点とからなる三角形を利用した三角測量を行って、一方の撮影手段が撮影した画像中における各点の対応点を、他方の撮影手段が撮影した画像中で決定して、対象の３次元計測を行う方法である。

このようなステレオマッチング法では、左右の撮影手段が撮影した２枚の画像の対応付けが難しく、例えば、三辺の角のような画像中の特徴点に基づいて対応付けをする。具体的には、画像をブロック状の部分画像として切り出して、マッチング率が最も高い部分を選択して、特徴点同士の対応付けをする。ところが、対象物が似たような形状の繰り返しである場合（例えば、端子盤のような電力設備の場合）、切り出した部分画像はいずれも似たものとなるため、特徴点の抽出が困難となる。

また、左右の撮影手段は固定されているため、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合には計測ができない。

同一の位置を複数の画像間において正確に対応付けるステレオマッチング処理システム、ステレオマッチング処理方法、及びプログラムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、同一の対象物を異なる方向から撮影して得られる複数の画像において、同一走査線上で相関係数が最大となる領域同士を同一の位置を示すものとして対応付ける。そして、複数の画像のそれぞれに同一の位置を示すものとして対応付けられた線分が引かれたかを判別する。そして、線分が引かれたと判別した場合、同一走査線上で相関係数が最大となる領域同士ではなく、該走査線と該線分との交点同士を同一の位置を示すものとして対応付けるものである。

特開２０１０−１２８６０８号公報

特許文献１の装置では、対象物が似たような形状の繰り返しである場合、特徴点の抽出が困難となる。また、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合には計測ができない。

そこで、この発明は、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、計測が可能なステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法およびステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、対象物を撮影する第１の撮影手段と、前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、を使用したステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法であって、前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第２の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第２の撮影手段を前記対象物の正面に位置させて、前記第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点として、θ_１を、前記第１の撮影手段の入射角、θ_２を、前記第２の撮影手段の入射角、ｄを、前記第１の撮影手段と移動後の前記第２の撮影手段との距離、ｌを、前記対象物の絶対座標と前記第１の撮影手段の絶対座標位置との前記ｄ方向の距離、とした場合に、ｔａｎθ_１／ｔａｎθ_２＝−ｄ／ｌ＋１の条件を満たすように前記第２の撮影手段を移動させて、前記第１の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記ｌに基づいて前記対象物の位置を算出する、ことを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法である。

この発明によれば、第２の撮影手段を対象物の正面に位置させた状態で、第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、第２の撮影手段を移動させて、第２の撮影手段によって撮影した画像情報に基づいて対象物の位置が計測される。

請求項２の発明は、対象物を撮影する第１の撮影手段と、前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第２の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第２の撮影手段を前記対象物の正面に位置させた状態で、前記第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、θ_１を、前記第１の撮影手段の入射角、θ_２を、前記第２の撮影手段の入射角、ｄを、前記第１の撮影手段と移動後の前記第２の撮影手段との距離、ｌを、前記対象物の絶対座標と前記第１の撮影手段の絶対座標位置との前記ｄ方向の距離、とした場合に、ｔａｎθ_１／ｔａｎθ_２＝−ｄ／ｌ＋１の条件を満たすように前記第２の撮影手段を移動させて、前記第１の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記ｌに基づいて前記対象物の位置を算出する絶対座標位置算出手段と、を備えることを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２の撮影手段を前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動させるガイド部を有する移動手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１、２の発明によれば、第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、第２の撮影手段を移動させると、第２の撮影手段によって撮影した画像情報に基づいて対象物の位置をステレオマッチング法により計測することができる。このため、対象物が似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と対象物との間に障害物がある場合であっても、対象物の位置をステレオマッチング法により容易に計測することができる。

請求項３の発明によれば、第２の撮影手段は、移動手段によって、第２の撮影手段を第１の撮影手段に対して所定方向に移動させることができるので、より容易に対象物の位置をステレオマッチング法により計測することができる。

この発明の実施の形態におけるステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置を示す概略構成図である。図１の装置における各部の位置関係を示す概略図である。図１の装置における各部の位置関係を示す概略図である。図１の装置における第１の撮影手段と第２の撮影手段の位置を測定する構成の概略図である。図１の装置と測定対象物とを示す概略図である。図１の装置における絶対座標位置を算出する情報処理を示すフロー図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１、図２は、この発明の実施の形態に係るステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置（以下、「絶対座標位置計測装置」という）１を示す概略構成図である。絶対座標位置計測装置１は、主として、第１の撮影手段としてのカメラ（左）Ｏ_Ｌと、第２の撮影手段としてのカメラ（右）Ｏ_Ｒと、移動手段としての移動冶具２と、絶対座標位置算出手段としての算出装置３（図示略）とを備える。この実施の形態では、測定対象物Ｐの絶対座標（Ｘ_ｐ、Ｙ_ｐ、Ｚ_ｐ）を算出するものとする。

カメラ（左）Ｏ_Ｌは、測定対象物Ｐを撮影するものである。

カメラ（右）Ｏ_Ｒは、カメラ（左）Ｏ_Ｌに対して所定方向（直線状）に移動自在で、測定対象物Ｐを撮影するものである。このカメラ（左）Ｏ_Ｌとカメラ（右）Ｏ_Ｒによって、異なる方向から同一の測定対象物Ｐを撮影する。

移動冶具２は、カメラ（右）Ｏ_Ｒをカメラ（左）Ｏ_Ｌに対して所定方向に移動させるガイド部を有しており、カメラ（左）Ｏ_Ｌと、カメラ（右）Ｏ_Ｒの位置を設定するための治具である。移動冶具２は、主として、ガイド部としての第１のレール２１、第２のレール２２と、第１のアーム２３と、第２のアーム２４とを備える。

第１のレール２１は、測定対象物Ｐに対してＸ軸方向に平行となるように壁面などに固定されている。

第２のレール２２は、第１のレール２１と間隔ｍで平行となるように壁面などに固定されている。

第１のアーム２３は、第１のレール２１と第２のレール２２に沿ってＸ軸方向にスライド自在に配設されており、カメラ（左）Ｏ_ＬをＸ軸方向に移動可能に支持するものである。第１のアーム２３は、第１のベース部２３ａと、第２のベース部２３ｂと、連結部２３ｃとによって略コの字型に形成されている。第１のベース部２３ａは、第１のレール２１が挿通する挿通孔２３ｄが形成されており、第２のベース部２３ｂは、第１のレール２１が挿通する挿通孔２３ｅが形成されている。連結部２３ｃは、第１のベース部２３ａと、第２のベース部２３ｂとを接続する。

第２のアーム２４は、第１のアーム２３と同様に形成されており、第１のレール２１と第２のレール２２に沿ってＸ軸方向にスライド自在に配設されており、カメラ（右）Ｏ_ＲをＸ軸方向に移動可能に支持するものである。

赤外線発光部Ｓは、第２のアーム２４の第１のベース部２４ａに配設されており、赤外線受光部Ｃ１、Ｃ２に向かって赤外線を発光するものである。

赤外線受光部Ｃ１、Ｃ２は、受光した赤外線の受信レベルが最大となる受信角度θ_１、θ_２を測定して、算出装置３に有線または無線で送信するものである。赤外線受光部Ｃ１、Ｃ２は、第１のアーム２３の第２のベース部２３ｂに、挿通孔２３ｅを挟んで対向して配設されている。図３に示すように、赤外線受光部Ｃ１、Ｃ２間の距離をＱとすると、赤外線受光部Ｃ１、Ｃ２は、挿通孔２３ｅからそれぞれ距離Ｑ／２離れた位置に配設されている。

ここで、カメラ（左）Ｏ_Ｌとカメラ（右）Ｏ_Ｒとの距離ｘの算出方法について説明する。距離ｘは、距離Ｑと、角度θ_１、θ_２から次のように導出する。
ｔａｎθ_１＝（ｍ＋Ｑ／２）／ｘを変形して、ｍ＋Ｑ／２＝ｘｔａｎθ_１・・（１）
ｔａｎθ_２＝（ｍ−Ｑ／２）／ｘを変形して、ｍ−Ｑ／２＝ｘｔａｎθ_２・・（２）
（１）＋（２）より、Ｑ＝ｘ（ｔａｎθ_１−ｔａｎθ_２）・・・（３）
さらに、（３）を変形して、
ｘ＝Ｑ／（ｔａｎθ_１−ｔａｎθ_２）・・・（４）
を得る。

このように、カメラ（左）Ｏ_Ｌとカメラ（右）Ｏ_Ｒとの距離ｘは、２つのカメラがどのような位置に移動しても、角度θ_１、θ_２から（４）式によって算出できる。すなわち、角度θ_１、θ_２から、起点としたカメラ（左）Ｏ_Ｌからのカメラ（右）Ｏ_Ｒの移動距離が算出される。

このような構成の移動冶具２には、図４に示すように、光源Ａから延びる光ファイバケーブルＦが第２のレール２２に沿って配設されており、光ファイバケーブルＦの下方には、上部の光を反射する全反射層Ｔが配設されている。そして、第１のアーム２３や第２のアーム２４が第２のレール２２上を移動する際に、光出力孔Ｈから漏出する光の検知カウント数を取得する。そして、検出した光の検知カウント数に基づいて、第１のアーム２３や第２のアーム２４の水平位置の絶対値を取得する。このように、カメラ（左）Ｏ_Ｌと、カメラ（右）Ｏ_Ｒの位置を取得する。

次に、絶対座標位置計測装置１を使用したステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法について、説明する。ここでは、図５に示すように、カメラ（左）Ｏ_Ｌの入射角θ₁、カメラ（右）Ｏ_Ｒの入射角θ₀＝９０°、焦点距離ｆ、カメラ（左）Ｏ_Ｌと移動後のカメラ（右）Ｏ_Ｒ間の距離ｄ、測定対象物Ｐの絶対座標（Ｘ_ｐ、Ｙ_ｐ、Ｚ_ｐ）とカメラ（左）Ｏ_Ｌの絶対座標位置（０、０、０）とのｄ方向の距離ｌとする。

まず、カメラ（右）Ｏ_Ｒを測定対象物Ｐ（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）のｄ方向における真正面にセットしてｄ＝ｌとする。なお、このとき、カメラ（右）Ｏ_Ｒが撮影した画像を正面図としてもよい。

つぎに、カメラ（左）Ｏ_Ｌの入射角θ_１を固定した状態で（カメラ（左）Ｏ_Ｌを固定した状態で）、カメラ（右）Ｏ_Ｒを、ｄ方向に直線状に（第１のレール２１と第２のレール２２に沿ってＸ軸方向に）入射角θ_２の位置へ移動する。カメラ（右）Ｏ_Ｒは、測定対象物Ｐとカメラ（右）Ｏ_Ｒとの間に作業者Ｍがいない位置を選択する。

このとき、ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ、ｘ＝ｄとして、ｙ＝−ｘ＋１の関係式が成立する場合、イ式によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌの情報のみに基づいて、測定対象物Ｐ（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）を算出することができる。

イ式の導出について説明する。ステレオマッチング法の原理は次のロ式である。

ロ式を変形すると、次のハ式となる。

カメラ（左）Ｏ_Ｌ、カメラ（右）Ｏ_Ｒの２つの三角形Ｓ_Ｌ、Ｓ_Ｒに注目すると、次のニ式が得られる。
Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ＝（ｆ／ｔａｎθ_２）／（ｆ／ｔａｎθ_１）
＝ｔａｎθ_１／ｔａｎθ_２・・・・ニ式

まず、カメラ（右）Ｏ_Ｒの入射角θ_０＝９０°となるように、カメラ（右）Ｏ_Ｒを測定対象物Ｐ（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）のｄ方向における真正面にセットしてｄ＝ｌとしている。このため、例えば、カメラ（左）Ｏ_Ｌを入射角θ_１＝３０°として基点（固定）とすると、ロ式より次のホ式が得られる。

したがって、ホ式はイ式と同じ式となる。

つぎに、カメラ（左）Ｏ_Ｌの入射角θ_１を基点（θ_１＝３０°に固定）とした状態で、カメラ（右）Ｏ_Ｒをｄ方向に直線状に入射角θ_２＝６０°またはθ_２＝７５°の位置へ移動した場合について説明する。
（１）カメラ（右）Ｏ_Ｒを入射角θ_２＝６０°の位置へ移動した場合
ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ、ｘ＝ｄとして、ｙ＝−ｘ＋１（ｘ＝１−ｙ）の関係式を用いて、
ｙ_１＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎ（６０°）
＝０．５７７４÷１．７３２１≒０．３３３４
∴ｘ＝１−ｙ_１＝１−０．３３３４＝０．６６６６
すなわち、カメラ（右）Ｏ_Ｒを０．６６６６ｌの位置にセットすれば、測定対象物Ｐ（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）をイ式によって算出できる。

この結果を検算する。ハ式より、下記のように計算される。
Ｘ_Ｐ＝ｄ／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）＝０．６６６６ｌ／（１−０．３３３４）＝ｌ
Ｙ_Ｐ＝（ｄ・Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝０．６６６６ｌ・（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−０．３３３４）＝（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
Ｚ_Ｐ＝（（ｄ・ｆ）／Ｘ_Ｌ））／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝（（０．６６６６ｌ・ｆ）／Ｘ_Ｌ）／（１−０．３３３４）＝（ｆ・ｌ）／Ｘ_Ｌ

（２）カメラ（右）Ｏ_Ｒを入射角θ_２＝７５°の位置へ移動した場合
（１）と同様に、
ｙ_２＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎ（７５°）
＝０．５７７４÷３．７３２１≒０．１５４７
∴ｘ＝１−ｙ_２＝１−０．１５４７＝０．８４５３
すなわち、カメラ（右）Ｏ_Ｒを０．８４５３ｌの位置にセットすれば、測定対象物Ｐ（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）をイ式によって算出できる。

この結果を検算する。ハ式より、下記のように計算される。
Ｘ_Ｐ＝ｄ／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）＝０．８４５３ｌ／（１−０．１５４７）＝ｌ
Ｙ_Ｐ＝（ｄ・Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝０．８４５３ｌ・（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−０．１５４７）＝（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
Ｚ_Ｐ＝（（ｄ・ｆ）／Ｘ_Ｌ））／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝（（０．８４５３ｌ・ｆ）／Ｘ_Ｌ）／（１−０．１５４７）＝（ｆ・ｌ）／Ｘ_Ｌ

このように、カメラ（右）Ｏ_Ｒの移動位置を、ｗ、ｔａｎθ_２などの値に基づいてこの条件を満たすように算出し、カメラ（右）Ｏ_Ｒをその位置に設定すれば、イ式により、カメラ（左）Ｏ_Ｌの画像情報のみで測定対象物Ｐの絶対座標位置（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）を算出することができる。なお、ｌ、ｆは一定値であり、ｗはＺ軸方向のＰまでの距離、θ_２はカメラ（右）Ｏ_Ｒの入射角である。

すなわち、このように算出したｗ、ｔａｎθ_２などを満たすように、カメラ（右）Ｏ_Ｒの移動位置を設定すればよい。

つづいて、具体的な数値を用いて説明する。

カメラ（左）Ｏ_Ｌの入射角θ_１は３０°であることから、ニ式より、
ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎθ_２＝０．５７７４／ｔａｎθ_２
ｙ＝−ｘ＋１（ｘ＝１−ｙ）の関係式を用いて、
ｘ＝１−０．５７７４／ｔａｎθ_２・・・・・へ式
また、図５に示す三角形ＰＯ_ＲＢにおいて、
ｔａｎθ_２＝ｗ／（ｌ−ｄ）・・・・・ト式
ここで、ｌ−ｄ＝０．５ｌ、ｗ＝ｌと仮定すると、ト式より、
ｔａｎθ_２＝ｗ／（ｌ−ｄ）＝ｌ／０．５ｌ＝２（θ_２は、約６４°）
θ_２をヘ式に代入すると、
ｘ＝１−０．５７７４／２＝０．７１１３
ゆえに、ｄ＝０．７１１３ｌと設定する。

また、ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ
＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎθ_２＝０．５７７４／２＝０．２８８７
ハ式より、
Ｘ_Ｐ＝ｄ／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）＝０．７１１３ｌ／（１−０．２８８７）＝ｌ
Ｙ_Ｐ＝（ｄ・Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝０．７１１３ｌ・（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−０．２８８７）＝（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
Ｚ_Ｐ＝（ｄ・ｆ・１／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝（（０．７１１３ｌ・ｆ）／Ｘ_Ｌ））／（１−０．２８８７）＝（ｆ／Ｘ_Ｌ）・ｌ

したがって、仮に、ｌ＝１ｍ、ｗ＝１ｍとして、カメラ（左）Ｏ_Ｌをｄ＝０．７１１３ｍの位置にセットすれば、イ式で測定対象物Ｐの絶対座標位置（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）を算出することができる。

さらに、以下の２ケースについて説明する。

＜ケース１＞ｌ−ｄ＝０．２ｌ、ｗ＝ｌの場合
ト式より、
ｔａｎθ_２＝ｗ／（ｌ−ｄ）＝ｌ／０．２ｌ＝５（θ_２は、約７９°）
θ_２をヘ式に代入すると、
ｘ＝１−０．５７７４／５＝０．８８４５
ゆえに、ｄ＝０．８８４５ｌと設定する。

また、ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎθ_２＝０．５７７４／５＝０．１１５５
ハ式より、
Ｘ_Ｐ＝ｄ／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）＝０．８８４５ｌ／（１−０．１１５５）＝ｌ
Ｙ_Ｐ＝（ｄ・Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝０．８８４５ｌ・（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−０．１１５５）＝（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
Ｚ_Ｐ＝（ｄ・ｆ・１／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝（（０．８８４５Ｌ・ｆ）／Ｘ_Ｌ））／（１−０．１１５５）＝（ｆ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
ｗ＝ｌ＝１ｍとすると
ｄ＝（１―０．２）ｌ＝０．８ｌ＝０．８ｍ

＜ケース２＞ｌ−ｄ＝０．５ｌ、ｗ＝３ｌの場合
ト式より、
ｔａｎθ_２＝ｗ／（ｌ−ｄ）＝３ｌ／０．５ｌ＝６（θ_２は、約８０．５°）
θ_２をヘ式に代入すると、
ｘ＝１−０．５７７４／６＝０．９０４
ゆえに、ｄ＝０．９０４ｌと設定する。

また、ｙ＝Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ＝ｔａｎ（３０°）／ｔａｎθ_２＝０．５７７４／６＝０．０９６
ハ式より、
Ｘ_Ｐ＝ｄ／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）＝０．９０４ｌ／（１−０．０９６）＝ｌ
Ｙ_Ｐ＝（ｄ・Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝０．９０４ｌ・（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）／（１−０．０９６）＝（Ｙ_Ｌ／Ｘ_Ｌ）・ｌ
Ｚ_Ｐ＝（ｄ・ｆ・１／Ｘ_Ｌ）／（１−Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌ）
＝（（０．９０４ｌ・ｆ）／Ｘ_Ｌ））／（１−０．０９６）＝（ｆ／ＸＬ）・ｌ
ｌ＝１ｍ、ｗ＝３ｍとすると
ｄ＝（１―０．５）ｌ＝０．５ｌ＝０．５ｍ

前提条件として、カメラ（左）Ｏ_Ｌの入射角３０°、ｆは一定値とすると、ケース１の場合には、カメラ（右）Ｏ_Ｒは、ｗ＝ｌ＝１ｍ、ｄ＝０．８ｍの位置にセットすればよい。また、ケース２の場合、カメラ（右）Ｏ_Ｒは、ｌ＝１ｍ、ｗ＝３ｍ、ｄ＝０．５ｍの位置にセットすればよい。

このように、ｌ、ｗ、ｄ、Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌの値を一定条件を満たすように選択すれば、カメラ（右）Ｏ_Ｒが直線状に移動し、カメラ間の距離ｄが変化しても、イ式により、カメラ（左）Ｏ_Ｌの画像情報のみで測定対象物Ｐの絶対座標位置を算出することができる。

したがって、適切な条件（ｙ＝−ｘ＋１）により、作業者を避けて移動する場合のカメラ（右）Ｏ_Ｒの位置の候補をいくつか選択することにより、イ式により測定対象物Ｐの絶対座標（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）を迅速、簡単かつ正確に算出することができる。

以上のように、このステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法、絶対座標位置計測装置１によれば、カメラ（左）Ｏ_Ｌが所定条件を満たすように位置させて基点とし、カメラ（右）Ｏ_Ｒが所定条件を満たすように移動させると、カメラ（左）Ｏ_Ｌによって撮影した画像情報に基づいて測定対象物Ｐの絶対座標位置をステレオマッチング法により計測することができる。このため、測定対象物Ｐが似たような形状の繰り返しであり、特徴点同士の対応付けが難しい場合や、撮影手段と測定対象物との間に障害物がある場合であっても、測定対象物Ｐの絶対座標位置をステレオマッチング法により容易かつ正確に計測することができる。

また、カメラ（右）Ｏ_Ｒは、移動治具２によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌに対して所定方向に移動させることができるので、より容易に測定対象物Ｐの位置をステレオマッチング法により計測することができる。また、移動治具２によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌ、カメラ（右）Ｏ_Ｒが自由に移動可能で、カメラ（左）Ｏ_Ｌとカメラ（右）Ｏ_Ｒの間隔も自由に設定できるので、測定対象物Ｐが限定されず、色々な測定対象物Ｐに使用することができる。

このように、ｌ、ｗ、ｄ、Ｘ_Ｒ／Ｘ_Ｌの値を一定条件に従い選択すれば、カメラ（右）Ｏ_Ｒが直線状に移動し、カメラ間の距離ｄが変化しても、イ式により、カメラ（左）Ｏ_Ｌの画像情報のみで簡易に絶対座標位置を計算することができる。

したがって、適切な条件（ｙ＝−ｘ＋１）により、作業者を避けて移動する場合のカメラ（右）Ｏ_Ｒの位置の候補を、いくつか用意しておくことで、イ式により測定対象物Ｐの絶対座標位置（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）の測定が、迅速、簡単かつ正確に行える。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、カメラ（左）Ｏ_Ｌと、カメラ（右）Ｏ_Ｒの位置を、移動冶具２によって自動で設定して、測定対象物Ｐの絶対座標位置（Ｘ_Ｐ、Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）が計測されるようにしてもよい。具体的には、算出装置３の制御部には、図６に示すフローに沿って情報処理を行うプログラム、タスクを備えるように構成する。まず、制御部によって、カメラ（右）Ｏ_Ｒが測定対象物Ｐの正面にセットされる（ステップＳ１）。そして、制御部によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌが基点にセットされる（ステップＳ２）。そして、算出装置３によって、カメラ（右）Ｏ_Ｒの位置が選択される（ステップＳ３）。そして、制御部によって、カメラ（右）Ｏ_ＲがステップＳ３で選択した位置に移動される（ステップＳ４）。そして、算出装置３によって、測定対象物Ｐの絶対座標位置が算出される（ステップＳ５）。このようにして、制御部によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌと、カメラ（右）Ｏ_Ｒの位置が、移動冶具２によって自動で設定されて、測定対象物Ｐの絶対座標位置が算出される。

また、算出装置３は、制御部によって、カメラ（左）Ｏ_Ｌとカメラ（右）Ｏ_Ｒとの距離ｘや、測定対象物Ｐの絶対座標位置（Ｘ_ｐ、Ｙ_ｐ、Ｚ_ｐ）を算出する機能を有するプログラム、タスクを実行可能な装置としてもよいことはもちろんである。

１絶対座標位置計測装置（ステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置）
２移動冶具（移動手段）
２１第１のレール（ガイド部）
２２第２のレール（ガイド部）
３算出装置（絶対座標位置算出手段）
Ｏ_Ｌカメラ（左）（第１の撮影手段）
Ｏ_Ｒカメラ（右）（第２の撮影手段）
ｄカメラ間距離
ｆ焦点距離
θ 入射角
Ｓ赤外線発光部
Ｃ１赤外線受光部
Ｃ２赤外線受光部
Ｐ測定対象物

Claims

対象物を撮影する第１の撮影手段と、前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、を使用したステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法であって、
前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第２の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、
前記第２の撮影手段を前記対象物の正面に位置させて、
前記第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点として、
θ_１を、前記第１の撮影手段の入射角、θ_２を、前記第２の撮影手段の入射角、ｄを、前記第１の撮影手段と移動後の前記第２の撮影手段との距離、ｌを、前記対象物の絶対座標と前記第１の撮影手段の絶対座標位置との前記ｄ方向の距離、とした場合に、
ｔａｎθ_１／ｔａｎθ_２＝−ｄ／ｌ＋１
の条件を満たすように前記第２の撮影手段を移動させて、
前記第１の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記ｌに基づいて前記対象物の位置を算出する、
ことを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測方法。
対象物を撮影する第１の撮影手段と、
前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動自在で、前記対象物を撮影する第２の撮影手段と、
前記第１の撮影手段と前記第２の撮影手段とを結ぶ直線と、前記対象物の正面に位置させた際の前記第２の撮影手段と前記対象物とを結ぶ直線が直交する場合において、前記第２の撮影手段を前記対象物の正面に位置させた状態で、前記第１の撮影手段が所定条件を満たすように位置させて基点とし、θ_１を、前記第１の撮影手段の入射角、θ_２を、前記第２の撮影手段の入射角、ｄを、前記第１の撮影手段と移動後の前記第２の撮影手段との距離、ｌを、前記対象物の絶対座標と前記第１の撮影手段の絶対座標位置との前記ｄ方向の距離、とした場合に、ｔａｎθ_１／ｔａｎθ_２＝−ｄ／ｌ＋１の条件を満たすように前記第２の撮影手段を移動させて、前記第１の撮影手段によって撮影した画像情報と、焦点距離と、前記ｌに基づいて前記対象物の位置を算出する絶対座標位置算出手段と、
を備えることを特徴とするステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置。
第２の撮影手段を前記第１の撮影手段に対して所定方向に移動させるガイド部を有する移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のステレオマッチング法による絶対座標位置計測装置。