JPH02109179A

JPH02109179A - 障害物検出装置

Info

Publication number: JPH02109179A
Application number: JP63261435A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Watanabe; 睦渡辺
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-04-20
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0636196B2

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、例えば原子力発電施設の保守・点検や、宇宙
空間での組立て作業等を行なう自律移動ロボットのよう
な移動体に搭載される障害物検出装置に関する。

（従来の技術）原子力発電施設や宇宙空間などの、人間の到達が困難な
場所では人間に代わって様々な作業を行なう自律移動ロ
ボッ］・が要求される。これらのロボットを安全に作業
場所まで移動させるためには、移動環境に存在する障害
物を検出する機能が不可欠である。

このような障害物検出のために、従来では超音波等を用
いた近接センサか用いられてきたか、近年は視覚センサ
の小型・軽量化、画１１！処理装置の高速化に伴なって
、移動ロボットにＩＴＶカメラを搭載し、より０１度の
情報処理をｆｊなわせる試みが盛んになってきた。

この際、ＩＴＶカメラにより１１１られる画像仝休を処
理・認識して障害物の検出処理を繰返すのは、効率が悪
く実用的でない。そこて、ＩＴＶカメラを２台用いてス
テレオ画像を取得し、そのステレオ画像から各々エツジ
を検出した後、これから田ボットが進行しようとする空
間までの距離（障害物検出距離）に対応する左右画像間
のずれ（視差）を有するエツジを照ごエツジとして抽出
し、それらの照合エツジを組合わせることにより、障害
物領域を切出ず工法がＭ、Ｗａｔａｎａｂｃ　ｅｔ。

ａｌ、、”０ｂｓｔａｃｌＣＤｅｔｅｃｔｉｏｎ　　Ｍ
Ｃ１ｈｏｄ　　ｗｊ口＋　　５ＬｃｒｃＯＶｊｓｉｏｎ
　　、Ｐｒｏｃ、ｏｒ５ｔｈ　５ＣＩＡ、ｖｏｌ、１．
ｐｐ３２５−３３４（１９８７）によって提案されてい
る。

しかしながら、この方法はエツジの抽出は容易である反
面、照合エツジを組合イ）ぜるのにそれらのエツジの連
結関係を求めなければならず、その処理に多くの（Ｈ１
ｉ間かかかる３、また、障害物か例Ａ−ば人間のように曲面的なエツジ形
状を持つために工・ソンか途１ソＪれて抽出された場合
には、！ｉ＜（２エノ７を組、）わぜることかできす、
障害物をトに出Ｌ＝　ＪｉＪ　ｊｉ　’ｙといパ）問題
かある。

（発明が解決（ようとすら課題）このようにフ２テレオ画像か１：ｉ　；５　”Ｉエツジ
を検出１３５、障古物検１′１：距離にり・Ｊ応する視
差をＨするエツジを照ご工・・・ジと１．て抽出して組
コイ）ぜることにより障害物領域をｔ；ＩＪ出ず従来技
術でＩは、照合エツジを組合イ゛）せるため長い処理１
１！］間を必ザとし、また抽出された工、Ｉジの途Ｕ」
れにより障害物の検出が困難になるという問題があった
。

本発明は、ステレオ画像か↓：）抽出されたエツジ１こ
ついて求めｆ二ｊｊ４［Ｑエツジを＜−ｏ　ｒ’ｉわせ
ることなく障害物を確実に検出てきる障害物検出装置を
提１ｔ（することを目的とする。

［発明の構成］（課題を角／１′沃するｌｅめの丁１１」）＋を明の１
障害物険出装置は、ステレオ画像の各々からＪ＋Ｉ＋出
されたエツジのうちｒめ定められた視差を白゛するエツ
ジを照合エツジとして抽出するとともに、ステレオ画像
の一方を障害物候補領域に分割し、この障害物候補領域
と照合エツジとの包含関係を判定して、照合エツジを内
包する障害物候補領域を障害物として検出するようにし
たものである。

ステレオ画像の一方を障害物候補領域に分割する処理は
種々考えられるが、具体的には例えばステレオ画像の一
方について濃度ヒストダラム曲線を求め、その曲線中の
閾値を越える極大値に隣接した極小値χ・１にχ・１応
した濃度領域を障害物候補鎮−袖領域を障害物として検
出するため、照合エツジを組合わせる処理が不要となり
、処理時間が短縮されるばかりでなく、障害物検出のｆ
、；′軸性が高くなる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る障害物検出装置の全体
的な構成を示すブロック図である。同図において、ステ
レオ画像入力部〕は移動体（例えば自律ロボット）に取
付けられ、移動体の移動環境のステレオ画像、すなわち
左右一対の画像を撮像する。得られたステレオ画像はエ
ツジ抽出部２に人力され、各画像中のエツジが抽出され
る。抽出されたエツジはエツジ照合部１うに入力され、
障害物検出距離に対応する視差をａするエツジのみか照
合エツジとして抽出される。

一方、ステレオ画像入力部１からのステレオ画像のいず
れか一方の画像は、さらに障害物候補領た障害物候補領
域の情報とエツジ照合部３によって抽出された照合エツ
ジの情報とが障害物検出部５に人力され、障害物−Ｎ？
＋［ｉ領域と照合エツジとの包含関係か調べられること
により、障害物の検出かなされる。

次に、第１図の各部の詳細な構成を説明する。

第２図にステレオ画像入力部１の）構成例を２Ｊくず。

２台のＩＴＶカメラ１１．１２によって撮像されたステ
［／オ画像は、Ａ／″Ｄ変換：；に１３，１４によりデ
ィジタル化された後、ＩＴＶインタフェース１５．１．
６及び画像バス１（９を経て、ディジタル画像メモリ１
７．１８に格納される。画像メモリ１７．１．８には制
御バス２０も接続されている。

なお、エツジ照合部３での照合処理を簡易化するため、
ＩＴＶカメラ１１．１２の光軸を平行に設定【７ておく
ことか望ましい。

第′う図にエツジ抽出部２の構成例を示す。第２図のデ
ィジタル画像メモリ１７，１．８に格納された画像は、
空間フィルタ回路゛３］によりランダムノイズ除去のた
めの２次微分Ｊ（νフィルタリングが施された後、２値
化回路′３２て２値画像に変換さ「１」の２値エツジ像
に整形される。この２値エツジ像はラベリング回路３４
に入力され、各エツジの長さが計測される。そして、ノ
イズ除去回路エツジ照合のために、予めステレオ画像入
力部〕によって得られたステレオ画像についてエツジ抽
出部２で抽出されたエツジ画像を追跡し、エツジ位置、
エツジ間の連結関係、各エツジの端点・屈曲点等の属性
情報を記載したエツジセグメントテーブル４１．．４２
を作成しておく。

視差設定回路４３ではロボットがこれから進行しようと
する空間までの距離Ｌ（障害物検出距離）に対応する視
差Ｓが設定される。ナなイっち、ＩＴＶカメラ１１．１
２の光軸を揃えた場合の障害物検出距離りと視差Ｓとの
間にはＳ　−ε　’ａ　　・　Ω　／Ｌ ε：変換比りが定まれば視差Ｓが求まる。

視差分シフト回路４４ではエツジ抽出部２で得ら；れた
左右のエツジ画像を視差８分だけ互いにすらせた後、重
ね合せる。類似度計算回路４５では、重なったエツジ画
像の近傍領域の類似度か計算される。そして、照合エツ
ジ抽出回路４６で類似度の大きいエツジ画像が照合エツ
ジとして抽出され、さらにエツジセグメントテーブル４
１．．４２を参照して照合エツジの画像上の位置が各々
求められで、照合エツジテーブル４７に格納される。

尚、エツジ抽出部２及びエツジ照合部３に関しでは、先
の公知文献にも詳しく述べられているので、これ以上の
詳しい説明は省略する。

第５図に障害物候補領域分割部４の構成例を示す。本例
では“シーン内に物体が存在すると、濃度ヒストグラム
曲線上にその物体の明るさに対応したピークが現われる
″というヒユーリスティクスを用いて、まず濃度ヒスト
グラムΔＩＩＩ定回路５１でステレオ画像の一方の画像
全体に対する濃度ヒストダラム１１１１線が求められる
。次に、平滑化回路５・２でヒストグラム曲線の細かい
ガタが補正された□後、極値検出回路５Ｂにおいて補正
後のヒストグラム曲線の極大値で且つ画素数が閾値以上
の濃度値が求められ、その極大値に隣接した極小値対（
極大値の前後２つの極小値）における濃度値が順次、濃
度変換テーブル５４に登録される。

第６図に濃度ヒストグラム曲線の一例を示す。

この場合、濃度ヒストグラム曲線はＰｉ、Ｐ２の２つの
極大値を持つため、これらに隣接する極小値対し　Ｉ、
Ｌ　２及びＬ３．Ｌ４における濃度値が濃度変換テーブ
ル５４に登録される。そして、濃度変換回路５５で濃度
変換テーブル５４の内容に従って、同一の濃度範囲にあ
る領域の濃度が単一の濃度に置換えられ（多値化）、さ
らに領域記述回路５６で分割された障害物候補領域の画
像中の位置が測定され、その位置情報が領域テーブル５
７に格納される。第６図の例では、障害物候補領域分割
部４に入力されたステレオ画像の一方の画像は、まずＡ
、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの領域に分割される。これらの領域Ａ
−Ｅのうち、極小値対しｌ、Ｌ２及びＬ３．Ｌ４によっ
て挾まれた領域Ｂ、Ｄが障害物候補領域として最終的に
分割され、残るＡ、Ｃ，Ｅの各領域は背景部と認識され
る。

ける領域テーブル５７に格納された障害物候補領域の画
像中での位置との比較により両者の包含関係が調べられ
、照合エツジを内包する障害物候補領域が選択される。

そして、選択された障害物候補領域から、第５図におけ
る濃度変換テーブル５４及び濃度変換回路５５の内容を
参照して、画像中の対応する部分が障害物として抽出さ
れる。

実際には第３図における２値化回路３２や、ノイズ除去
回路３５に使用されるローパスフィルタの影響により、
必ずしも照合エツジが領域の輪郭」二にないため、領域
を固定幅分外側に拡張させた拡張領域と、照合エツジと
の包含関係を調べることが望ましい。

第８図は第６図に示した濃度ヒストダラム曲線を持つシ
ーンの障害物抽出の様子を示したもので、ａ　＝　ｊは
照合エツジ、破線で示す領域Ｂ’　　Ｄ’はそれぞれ障
害物候補領域Ｂ、Ｄを固定幅分外側に拡張させた拡張領
域である。同図の例では、Ｂ′の拡張領域に照合エツジ
ａ−ｇが内包されているため、この拡張領域Ｂ′に対応
する障害物候補領域Ｂが障害物として抽出される。他の
照合エツジｈ−ｊは領域Ａに含まれるが、領域Ａは障害
物候補領域ではないため、これらの照合エツジｈ〜ｊは
背景部における偽照合と判定される。

［発明の効果］本発明によれば、照合エツジを内包する障害物候補領域
を障害物として検出することによって、照合エツジを組
合わせる処理を行なうことなく陣害物検出がｒＩ■能と
なり、処理時間の短縮と、障害物検出の信頼性向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る障害物検出装置の概略
構成を示すブロック図、第２図は第１図におけるステレ
オ画像人力部の構成例を示す図、第３図は第１図におけ
るエツジ抽出部の構成例を示す図、第４図は第１図にお
けるエツジ照合部の構成例を示す図、第５図は第１図に
おける障害物候補領域分割部の構成例を示す図、第６図
は第５図の障害物候補領域分割部の処理を説明するため
の濃度ヒストグラム曲線の一例を示す図、第７図は第１
図における障害物検出部の構成例を示す図、第８図は第
７図の障害物検出部の処理を説明するための図である。１・・・ステレオ画像人力部、２・・・エツジ抽出部、
３・・・エツジ照合部、４・・・障害物候補領域分割部
、５・・・障害物検出部。特許出願人　に業技術院長　飯塚子〆第５図第７図７「−１５「−一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移動体の移動環境のステレオ画像を取得する手段
と、取得されたステレオ画像から各々エッジを抽出する手段
と、抽出されたエッジのうち予め設定された障害物検出領域
に対応する視差を有するエッジを照合エッジとして抽出
する手段と、前記ステレオ画像の一方を障害物候補領域に分割する手
段と、この手段により分割された障害物候補領域と前記照合エ
ッジとの包含関係を判定し、照合エッジを内包する障害
物候補領域を障害物として検出する手段と、を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
（２）前記ステレオ画像の一方を障害物候補領域に分割
する手段は、ステレオ画像の一方の画像について濃度ヒ
ストグラム曲線を求め、その曲線中の閾値を越える極大
値に隣接した極小値対に挟まれた濃度領域を障害物候補
領域とするものである請求項１記載の障害物検出装置。