JPH01109202A - 視差補正付視覚センサ - 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、ロボット等の視覚として、作業対象を認識す
るために利用される視覚センサに関する。

従来の技術 ロボット等の視覚として利用される視覚センサにおいて
は、カメラで踊彰した画像の中の対象は奥行きのない二
次元平面の位置で認識される。そして、従来は、カメラ
と認識対象物間の距離は常に一定にして対象物の位置を
検出するようにしている。

発明が解決しようとする問題点 カメラで認識しようとする対象物の高さが変わると、カ
メラで撮影した画面上の対象物の位置は変動する。第６
図は対象物の高さが変ったとき、カメラが認識する対象
物の位置を説明する図で、Ｘ軸上を基準面とし、該基準
面よりＨｌだけ高い所、即ら、カメラ１側にある対象物
Ｐ１は、基準面上では×１の位置に存在し、カメラ１の
撮影画面にも×１の位置に画像があるべきにもかかわら
ず、カメラ１で撮影した画面にはＸ１’の位置に画像が
ｌｌａ影されることとなる。また、カメラ１に対し、基
準面より遠い位置Ｈ２、即ち、低い所にある対象物Ｐ２
はカメラ画面上に×２の位置にあるべぎにもかかわらず
、Ｘ２’　の位置に存在することとなる。このように、
カメラ１と対象物間の距離、即ら、視差によって対象物
を認識する位置が変動する。

そのため、従来は、カメラと対象物間の距離を一定に保
持して対象物の位置を検出し、対象物の高さ（カメラと
対象物間の距離）が変われば、カメラの高さ位置を変え
、所定距離にする必要があった。

そこで、本発明の目的は、認識対象物の高さが変り、カ
メラの視差が変っても、視差補正を行って対象物の位置
を正確に検出できる視覚センサを提供することにある。

問題点を解決するための手段 第１図は、本発明が上記問題点を解決するために採用し
た手段のブロック図で、本発明は、カメラから基準面ま
での光軸距離及び認識対象物の基準面からの高さを入力
設定するための入力手段と、該入力手段から入力された
設定値を記憶する記憶手段と、カメラが撮影した認識対
象物の両僅位置及び上記記憶手段に記憶する上記光軸距
離、対象物の基準面からの高さより認識対象物の基準面
平面における位置を求める視差補正手段とを設けること
によって視差を補正して認識対象物の位置を検出し、上
記問題点を解決した。

作　　用 第２図、第３図は、本発明の原理作用を説明する説明図
で、第２図において、Ｘ軸上を基準面とし、基準面より
Ｈだけ高い所（カメラ側）に対象物Ｐが存在するとする
。カメラ１の基準面からの距離がし、カメラの光軸とＸ
軸（基準面）との交点を原点とし、対象物位ｆａＰから
光軸及びＸ軸に下ろした垂線の光軸、Ｘ軸との交点をｐ
’　、ｘ。

及びカメラから対象物位置Ｐを通る直線のＸ軸との交点
をＸ′とすると、カメラ１が対象物Ｐを撮影したときカ
メラ画面には、対象物ＰはＸ′の位置にあるものとして
検出される。そこで、真の対象物Ｐの基準面位ｔｉｆｆ
Ｘは三角形 ＬＰ’Ｐと三角形ＬＯＸ’が相似であるから、上記第（
１）式によって求められる。

また、第３図に示すように、対象物Ｐが基準面より低い
位置（カメラ１より遠い位置）にあると、カメラ１が検
出する対象物Ｐの位置はＸ′の位置であり、この場合の
対象物Ｐの真の位置Ｘは三角形ＬＸ’　Ｏと三角形ｐｘ
’　ｘが相似であることから となる。そこで、基準面よりカメラ１に近い側に対象物
Ｐがあるときは、その位置を基準面との距１ＩＩ（高さ
）Ｈをプラスで、また、遠い側にあるときの基準面と対
象物８間の距離Ｈをマイナスで設定すると、対象物Ｐの
真の基準面上の位置Ｘは第（１）式で求まることとなる
。

また同様に、基準面のＹ軸座標位置も求められ、結局、
対象物Ｐの基準面上の位置は として求められることとなる。

そこで、上記入力手段よりカメラ１から基準面までの光
軸距離し、対象物Ｐの基準面からの距離（高さ）Ｈを入
力設定し、記憶手段に記憶させておき、カメラ１で対象
物Ｐを撮影し、対象物の見かけ上の位１（Ｘ’　、Ｙ’
　）を求めて上記第（１）式、第（２）式の演算を視差
補正手段で行い、真の対象物位置を求めるこ−とができ
る。

実施例 第４図は、本発明の一実施例の視覚センサの要部ブロッ
ク図である。

図中１は基準面１０の上方に配設されたカメラ、Ｐは認
識対象物を表わす、２は中央処理装置（以下、ＣＰＵと
いう）で、３はカメラインターフェイス４を介して入力
されたカメラ１が撮影した基準面１０の画像を記憶する
フレームメモリ、５はデータメモリで、後述するように
、手動データ入力装置７から入力される基準ｖａ１０と
カメラ１間の光軸上の距離Ｌ１及びＷ１識対象物の高さ
Ｈ等をパラメータとして記憶するものである。また、６
はプログラムメモリで、ＣＰＵ２が実行するｉ制御プロ
グラムを記憶するものである。なお、８はバスである。

以上のような構成において、カメラ１から基準面１０ま
での光軸距離りを測定し、手動データ入力装置より該光
軸距離りを入力し、データメモリ５内に記憶させてお（
。さらに、ｉ［しようとする各対象物の基準面１０から
の距離（高さ）Ｈも手動データ入力装置７より入力し、
データメモリ５内にパラメータとして記憶させるが、こ
の場合、対象物Ｐの上面が基準ＷＪ１０より突出し、高
い場合は、基準面と対象物Ｐの上面間の距離（高さ）Ｈ
をプラスの値で設定する（通常この場合が多い）。また
、対象物Ｐの上面位置が基準面１０よりもカメラ１から
遠い場合には、基準面と対象物Ｐの上面位置間の距離Ｈ
を高さとしてマイナス符号で設定する。

そこで、検出しようとする対象物Ｐの高さＨを手動デー
タ入力装置７で選択設定した後、該視覚センサを稼動さ
せてカメラ１より画像をカメラインターフェイス４を介
してフレームメモリ３内に取込む。フレームメモリ３中
のカメラ画面の対象物Ｐの画像が第５図に示すように画
素位置（Ｘ′。

Ｙ’　）で検出されたとすると、該検出位置（Ｘ’。

Ｙ’　）より真の対象物Ｐの位置（Ｘ、Ｙ）を求めるこ
ととなるが、フレームメモリ３中のカメラ画面の光軸位
置、即ち、カメラ画面の中心位置を（ＸＯ、ＹＯ’）と
すれば、ＣＰＵ２はこのカメラ画面中心位ＩＩ　（ＸＯ
、ＹＯ）とデータメモリ５に設定記憶され、選択された
＾さＨ９光軸距１１１Ｌ及び検出された画像位置（Ｘ’
　、Ｙ’　）より、次の第（４）式、第（５）式の演算
を行って真の座標位置（Ｘ、Ｙ）を求める。

なお、第（４）式、第（５）式と第（１）式、第（３）
式と相違する点は、第（１）式、第（３）式においては
、光軸座標位置が第２図、第３図に示すように原点とし
ていたが、この光軸座標位置が第５図に示すように、（
ＸＯ，ＹＯ）にシフトしている関係から座標変換を行う
ためである。

こうして、ＣＰＵ２は第（４）式、第（５）式の演算を
行って対象物Ｐの真の位１（Ｘ、Ｙ）を求めることがで
き、求められた位ＩＩ（Ｘ、Ｙ）をロボット等に出力す
ればよいこととなる。

発明の効果 本発明は、視覚センサが視差補正を行うため、高さの異
なる対象物に対しても、簡単に、かつ、正確にその位置
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が従来技術の問題点を解決するために
採用した手段のブロック図、第２図、第３図は、本発明
の原理９作用を説明する説明図、第４図は、本発明の一
実施例の要部ブロック図、第５図は、同実施例における
フレームメモリ上のカメラ画面の説明図、第６図は、従
来の視覚センサが検出する高さが異なる対象物の位置の
説明図である。 １・・・カメラ、２・・・中央処理装置（ＣＰＵ）、３
・・・フレームメモリ、４・・・カメラインターフェイ
ス、５軸・データメモリ、６軸・プログラムメモリ、７
・・・手動データ入力装置、８・・・パス、９・・・対
象物、１０・・・基準面、し・・・カメラから基準面ま
での光軸距離、トド・・対家物高さ。 第　１　口 第　３図　　　第２囚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カメラから基準面までの光軸距離及び認識対象物
   の基準面からの高さを入力設定するための入力手段と、
   該入力手段から入力された設定値を記憶する記憶手段と
   、カメラが撮影した認識対象物の画像位置及び上記記憶
   手段に記憶する上記光軸距離、対象物の基準面からの高
   さより認識対象物の基準面平面における位置を求める視
   差補正手段とを有し、視差を補正して認識対象物の位置
   を検出するようにした視差補正付視覚センサ。
2. （２）カメラから基準面までの光軸距離Ｌ、認識対象物
   の基準面からの高さＨ、カメラ撮影画面の中心座標位置
   を（Ｘ０、Ｙ０）、対象物のカメラ撮影画面の画像位置
   を（Ｘ′、Ｙ′）とすると、上記視差補正手段は次式の
   演算を行って、 Ｘ＝（Ｌ−Ｈ）／Ｌ・（Ｘ′−Ｘ０）＋Ｘ０Ｙ＝（Ｌ−
   Ｈ）／Ｌ・（Ｙ′−Ｙ０））＋Ｙ０基準面平面における
   対象物の座標位置（Ｘ、Ｙ）を求める特許請求の範囲第
   １項記載の視差補正付視覚センサ。