JPH02171966A - 画像認識装置 - Google Patents
画像認識装置Info
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- JPH02171966A JPH02171966A JP63330348A JP33034888A JPH02171966A JP H02171966 A JPH02171966 A JP H02171966A JP 63330348 A JP63330348 A JP 63330348A JP 33034888 A JP33034888 A JP 33034888A JP H02171966 A JPH02171966 A JP H02171966A
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- JP
- Japan
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- camera
- dimensional
- image data
- image storage
- storage unit
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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〕
本発明は画像認識装置に関し、特に自律移動型装置の視
覚として外界を認識したり、製品検査のときに、対象と
なる製品を立体的に認識する画像認識装置に関する。
覚として外界を認識したり、製品検査のときに、対象と
なる製品を立体的に認識する画像認識装置に関する。
従来のロボット搭載用に使用される画像認識装置は、第
２図及び第３図に示すように、カメラ台２３の上に搭載
する２台の左カメラ１及び右カメラ２がそれぞれ目標を
その焦点上に捉えられるように、カメラの姿勢を変える
ことができるものであった。すなわち、各々のカメラが
認識対象物体を三次元的に認識し目標の追尾動作を行う
のに必要応なカメラの筐体の動作を得るなめ、二自由度
以上の作動機構と、その操作量を知るためのセンサとし
て左カメラ方向センサ２４．右カメラ方向センサ２５．
左カメラ仰角センサ２７．右カメラ仰角センサ２８を持
っていた。
２図及び第３図に示すように、カメラ台２３の上に搭載
する２台の左カメラ１及び右カメラ２がそれぞれ目標を
その焦点上に捉えられるように、カメラの姿勢を変える
ことができるものであった。すなわち、各々のカメラが
認識対象物体を三次元的に認識し目標の追尾動作を行う
のに必要応なカメラの筐体の動作を得るなめ、二自由度
以上の作動機構と、その操作量を知るためのセンサとし
て左カメラ方向センサ２４．右カメラ方向センサ２５．
左カメラ仰角センサ２７．右カメラ仰角センサ２８を持
っていた。
又、対象物体の空間座標を三次元の直交座標系でメモリ
に記憶できるように演算制御部２６で演算比処理するも
のであったが、１台のカメラで捉えた二次元空間画像と
他の１台のカメラで捉えた二次元空間画像との情報を演
算制御部２６が演算処理するため三次元データを処理す
る三次元メモリを使用しなければならなかった。
に記憶できるように演算制御部２６で演算比処理するも
のであったが、１台のカメラで捉えた二次元空間画像と
他の１台のカメラで捉えた二次元空間画像との情報を演
算制御部２６が演算処理するため三次元データを処理す
る三次元メモリを使用しなければならなかった。
上述した従来の画像認識装置は、ロボットに搭載する場
合、カメラを回転させる機構と回転量を知るためのセン
サがあるので、構造が複雑となり高価であり、形状２重
量が大きく、カメラ操作のための制御が必要であるとい
う問題点があった。
合、カメラを回転させる機構と回転量を知るためのセン
サがあるので、構造が複雑となり高価であり、形状２重
量が大きく、カメラ操作のための制御が必要であるとい
う問題点があった。
又、１台のカメラで捉えた二次元空間画像と他の１台で
捉えた二次元空間画像との情報から処理するため、２台
のカメラに捉えられた認識対象物体の形状がそれぞれ視
点の角度により変化し、目標認識基準点となる座標が定
まらなくなり認識困難になるという問題点があった。
捉えた二次元空間画像との情報から処理するため、２台
のカメラに捉えられた認識対象物体の形状がそれぞれ視
点の角度により変化し、目標認識基準点となる座標が定
まらなくなり認識困難になるという問題点があった。
本発明の目的は、カメラを回転させる機構と回転量を知
るためのセンサを必要とせず、装置が小型化、軽量化及
び低価格化され、又、２台のカメラ操作のための制御を
しないで済むとともに、−台のカメラより得られる二次
元空間座標と認識対象物の大きさの変化とを示すデータ
から三次元空間データが生成されるため、２台のカメラ
より得られた各々の三次元空間データをさらに処理して
正確な三次元空間データとすることができる画像認識装
置を提供することにある。
るためのセンサを必要とせず、装置が小型化、軽量化及
び低価格化され、又、２台のカメラ操作のための制御を
しないで済むとともに、−台のカメラより得られる二次
元空間座標と認識対象物の大きさの変化とを示すデータ
から三次元空間データが生成されるため、２台のカメラ
より得られた各々の三次元空間データをさらに処理して
正確な三次元空間データとすることができる画像認識装
置を提供することにある。
本発明の画像認識装置は、
（Ａ）カメラ台の上に固定された左カメラと右カメラと
を搭載した視認部、 （Ｂ）前記左カメラの画像データを記憶する左カメラ用
画像記憶部、 （Ｃ）前記右カメラの画像データを記憶する右カメラ用
画像記憶部、 （Ｄ）前記左カメラ用画像記憶部の画像データを処理し
、出力する左カメラ用演算処理部、（Ｅ）前記右カメラ
用画像記憶部の画像データを処理し、出力する右カメラ
用演算処理部、（Ｆ）前記左カメラ用演算処理部から出
力された画像データを記憶する左カメラ用三次元画像記
憶部、 （Ｇ）前記右カメラ用演算処理部から出力された画像デ
ータを記憶する右カメラ用三次元画像記憶部、 （Ｈ）前記左カメラ用三次元画像記憶部の画像データと
前記右カメラ用三次元画像記憶部の画像データとを極座
標系空間変換処理して立体画像データを生成し出力する
立体画像認識処理部、 （Ｉ）前記立体画像認識処理部から立体画像データを受
信し記憶する立体画像記憶部、 を備えて構成されている。
を搭載した視認部、 （Ｂ）前記左カメラの画像データを記憶する左カメラ用
画像記憶部、 （Ｃ）前記右カメラの画像データを記憶する右カメラ用
画像記憶部、 （Ｄ）前記左カメラ用画像記憶部の画像データを処理し
、出力する左カメラ用演算処理部、（Ｅ）前記右カメラ
用画像記憶部の画像データを処理し、出力する右カメラ
用演算処理部、（Ｆ）前記左カメラ用演算処理部から出
力された画像データを記憶する左カメラ用三次元画像記
憶部、 （Ｇ）前記右カメラ用演算処理部から出力された画像デ
ータを記憶する右カメラ用三次元画像記憶部、 （Ｈ）前記左カメラ用三次元画像記憶部の画像データと
前記右カメラ用三次元画像記憶部の画像データとを極座
標系空間変換処理して立体画像データを生成し出力する
立体画像認識処理部、 （Ｉ）前記立体画像認識処理部から立体画像データを受
信し記憶する立体画像記憶部、 を備えて構成されている。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例のブロック図である。
第１図の画像認識装置は産業用ロボットに搭載され、認
識の対象物体を撮渫するカメラ台の上に固定された左カ
メラ１と右カメラ２とを有する視認部１１、メツシュ状
の二次元の画像データを記録する左カメラ用画像記憶部
３ａ、３ｂ、メツシュ状の二次元の画像データを記録す
る右カメラ用画像記憶部４ａ、４ｂ、左カメラ用画像記
憶部３ａ、３ｂに記録された二次元の画像データと、左
カメラ用画像記憶部３ａと左カメラ用画像記憶部３ｂと
の間の微小時間の経過による物体の画像データの変化と
をもとに三次元の画像データを生成する左カメラ用演算
処理部５、生成された三次元の画像データを記録する左
カメラ用三次元画像記憶部７、右カメラ用画像記憶部４
ａ、４ｂに記録された二次元の画像データと、右カメラ
用画像記憶部４ａと右カメラ用画像記憶部４ｂとの間の
微小時間の経過による物体の画像データの変化とをもと
に三次元の画像データを生成する右カメラ用演算処理部
６、生成された三次元の画像データを記録する右カメラ
用三次元画像記憶部８、左カメラ用三次元画像記憶部７
と右カメラ用三次元画像記憶部８の三次元データをもと
に立体画像データを生成する立体画像認識処理部９、生
成された立体画像データを記録する立画部から構成され
ている。
識の対象物体を撮渫するカメラ台の上に固定された左カ
メラ１と右カメラ２とを有する視認部１１、メツシュ状
の二次元の画像データを記録する左カメラ用画像記憶部
３ａ、３ｂ、メツシュ状の二次元の画像データを記録す
る右カメラ用画像記憶部４ａ、４ｂ、左カメラ用画像記
憶部３ａ、３ｂに記録された二次元の画像データと、左
カメラ用画像記憶部３ａと左カメラ用画像記憶部３ｂと
の間の微小時間の経過による物体の画像データの変化と
をもとに三次元の画像データを生成する左カメラ用演算
処理部５、生成された三次元の画像データを記録する左
カメラ用三次元画像記憶部７、右カメラ用画像記憶部４
ａ、４ｂに記録された二次元の画像データと、右カメラ
用画像記憶部４ａと右カメラ用画像記憶部４ｂとの間の
微小時間の経過による物体の画像データの変化とをもと
に三次元の画像データを生成する右カメラ用演算処理部
６、生成された三次元の画像データを記録する右カメラ
用三次元画像記憶部８、左カメラ用三次元画像記憶部７
と右カメラ用三次元画像記憶部８の三次元データをもと
に立体画像データを生成する立体画像認識処理部９、生
成された立体画像データを記録する立画部から構成され
ている。
次に、動作を説明する。
第４図はベクトルと２座標の関係を示す説明図、第５図
はベクトルと座標補正値の関係を示す説明図、第６図は
三次元画像データ構造を示す説明図、第７図は立体画像
記憶部データｆｉｌ造を示す説明図である。
はベクトルと座標補正値の関係を示す説明図、第６図は
三次元画像データ構造を示す説明図、第７図は立体画像
記憶部データｆｉｌ造を示す説明図である。
まず、左カメラ用演算処理部５と右カメラ用演算処理部
６は以下の処理をそれぞれの記憶部に対して行う。
６は以下の処理をそれぞれの記憶部に対して行う。
左カメラ用演算処理部５と右カメラ用演算処理部６の輪
郭検出機能により左カメラ用画像記憶部３ａと右カメラ
用画像記憶部４ａの画像データを輪郭と領域の２値画像
に変換する。２値画像に変換された画像データの一部分
の座標が特徴点抽出機能により特徴点として抽出され、
第６図に示すように、その特徴点に対し特徴コード２１
とＸ。
郭検出機能により左カメラ用画像記憶部３ａと右カメラ
用画像記憶部４ａの画像データを輪郭と領域の２値画像
に変換する。２値画像に変換された画像データの一部分
の座標が特徴点抽出機能により特徴点として抽出され、
第６図に示すように、その特徴点に対し特徴コード２１
とＸ。
Ｙ座標の値（特徴点の座標データ１９）が付与され特徴
点として登録される。
点として登録される。
次に、時間的に微小なずれのある２つの左カメラ用画像
記憶部３ａと左カメラ用画像記憶部３ｂ、右カメラ用画
像記憶部４ａと右カメラ用画像記憶部４ｂとの画像デー
タをそれぞれ比較し、第４図に示すように、その同一特
徴点の移動したベクトルの大きさ１２と（Ｘ２ ＋Ｙ２
） ｔ／２で求められる画像中心からの距離（原点中
心）１３とからその特徴点の２座標１４を決定すること
ができる。
記憶部３ａと左カメラ用画像記憶部３ｂ、右カメラ用画
像記憶部４ａと右カメラ用画像記憶部４ｂとの画像デー
タをそれぞれ比較し、第４図に示すように、その同一特
徴点の移動したベクトルの大きさ１２と（Ｘ２ ＋Ｙ２
） ｔ／２で求められる画像中心からの距離（原点中
心）１３とからその特徴点の２座標１４を決定すること
ができる。
第４図のベクトル対比Ｚ座標算出表は、画像中心からの
距離１３とそのベクトルの大きさ１２を表の縦軸、横軸
にあてはめることにより、Ｚ座標１４を求めることがで
きる。
距離１３とそのベクトルの大きさ１２を表の縦軸、横軸
にあてはめることにより、Ｚ座標１４を求めることがで
きる。
次に、すべての特徴点のベクトルを交差させ、複数のベ
クトルの交点を無限遠点座標として登録し、第６図に示
すように、各座標ごとにそのベクトルの通過する無限遠
点コード１８を割当てる。
クトルの交点を無限遠点座標として登録し、第６図に示
すように、各座標ごとにそのベクトルの通過する無限遠
点コード１８を割当てる。
それぞれの特徴点は対応する無限遠点コード１８を一つ
以上有する。その中でカメラ固有の無限遠点を基準無限
遠点とする。この各々の特徴点のｘ、ｙ、ｚ座標である
特徴点の座標データ１９と特徴コード２１、無限遠点コ
ード１８を三次元情報として左カメラ用三次元画像記憶
部７、右カメラ用三次元画像記憶部８にデータとして登
録する。
以上有する。その中でカメラ固有の無限遠点を基準無限
遠点とする。この各々の特徴点のｘ、ｙ、ｚ座標である
特徴点の座標データ１９と特徴コード２１、無限遠点コ
ード１８を三次元情報として左カメラ用三次元画像記憶
部７、右カメラ用三次元画像記憶部８にデータとして登
録する。
立体画像認識処理部９は左カメラ用三次元画像記憶部７
及び右カメラ用三次元画像記憶部８から立体画像記憶部
１０に記録さる画像データを以下の手順で生成する。
及び右カメラ用三次元画像記憶部８から立体画像記憶部
１０に記録さる画像データを以下の手順で生成する。
その特徴点ごとに、特徴点の座標データ１つと特徴コー
ド２１と無限遠点コード１８とを持っている左カメラ用
三次元画像記憶部７及び右カメラ用三次元画像記憶部８
から特徴コード２１以外の特徴点の座標データ１９、無
限遠点コード１８に関して認識対象物体の移動、左カメ
ラ１と右カメラ２の位置の違いによる補正計算を行う。
ド２１と無限遠点コード１８とを持っている左カメラ用
三次元画像記憶部７及び右カメラ用三次元画像記憶部８
から特徴コード２１以外の特徴点の座標データ１９、無
限遠点コード１８に関して認識対象物体の移動、左カメ
ラ１と右カメラ２の位置の違いによる補正計算を行う。
次に、立体画像認識処理部９は左カメラ用三次元画像記
憶部７と右カメラ用三次元画像記憶部８との無限遠点コ
ード１８の同一な無限遠点座標の対比を行い、対応する
無限遠点コード１８を持つ左カメラ用三次元画像記憶部
７と右カメラ用三次元画像記憶部８との特徴点を比較し
、それぞれ対応する特徴点についてそれぞれ二つのｘ、
ｙ座標を第５図に示す三次元座標の座標補正値１７で修
正し、立体画像記憶部１０の特徴点の座標データ１つと
する（第６図）。
憶部７と右カメラ用三次元画像記憶部８との無限遠点コ
ード１８の同一な無限遠点座標の対比を行い、対応する
無限遠点コード１８を持つ左カメラ用三次元画像記憶部
７と右カメラ用三次元画像記憶部８との特徴点を比較し
、それぞれ対応する特徴点についてそれぞれ二つのｘ、
ｙ座標を第５図に示す三次元座標の座標補正値１７で修
正し、立体画像記憶部１０の特徴点の座標データ１つと
する（第６図）。
第５図は、特徴点のＸ座標及びＹ座標のそれぞれについ
て、左カメラ用三次元画像記憶部７及び右カメラ用三次
元画像記憶部８の座標の平均値である平均座標からの距
離１５と、ベクトルの大きさ１２との差（ベクトルの差
１５）をとり、それぞれを縦軸と横軸とにあてはめるこ
とにより、Ｘ座標及びＹ座標それぞれの平均値に加算す
べき座標補正値１７を求めることができる。
て、左カメラ用三次元画像記憶部７及び右カメラ用三次
元画像記憶部８の座標の平均値である平均座標からの距
離１５と、ベクトルの大きさ１２との差（ベクトルの差
１５）をとり、それぞれを縦軸と横軸とにあてはめるこ
とにより、Ｘ座標及びＹ座標それぞれの平均値に加算す
べき座標補正値１７を求めることができる。
無限遠点コード１８が同一な特徴点は、同一移動グルー
プとしてそれぞれが同一のグループコード２０を付加さ
れ、立体画像記憶部１０のデータとなる（第７図）。
プとしてそれぞれが同一のグループコード２０を付加さ
れ、立体画像記憶部１０のデータとなる（第７図）。
このように、２台のカメラを回転させる機構と回転量を
知るためのセンサとを必要とせず、装置の小型化、軽量
化及び低価格化が図れ、又、２台のカメラ操作のための
制御も不要にすることができる。
知るためのセンサとを必要とせず、装置の小型化、軽量
化及び低価格化が図れ、又、２台のカメラ操作のための
制御も不要にすることができる。
又、本実施例の画像認識装置を搭載したロボットなどの
装置はカメラの制御が不必要になった分他の制御の処理
速度が向上する。さらに、−白のカメラより得られる二
次元空間座標と認識対象物の大きさの変化とを示すデー
タから三次元空間データが生成されるため、２台のカメ
ラより得られた各々の三次元空間データをさらに処理し
て正確な三次元空間データとすることができる。
装置はカメラの制御が不必要になった分他の制御の処理
速度が向上する。さらに、−白のカメラより得られる二
次元空間座標と認識対象物の大きさの変化とを示すデー
タから三次元空間データが生成されるため、２台のカメ
ラより得られた各々の三次元空間データをさらに処理し
て正確な三次元空間データとすることができる。
以上説明したように、本発明は、２台のカメラをカメラ
台に固定とすることにより、カメラを回転させる機構と
回転量を知るためのセンサを必要とせず、装置が小型化
、軽量化及び低価格化されされ、又、２台のカメラ操作
のための制御をしないで済むという効果を有する。
台に固定とすることにより、カメラを回転させる機構と
回転量を知るためのセンサを必要とせず、装置が小型化
、軽量化及び低価格化されされ、又、２台のカメラ操作
のための制御をしないで済むという効果を有する。
又、−台のカメラより得られる二次元空間座標と認識対
象物の大きさの変化とを示すデータから三次元空間デー
タが生成されるため、２台のカメラより得られた各々の
三次元空間データをさらに処理して正確な三次元空間デ
ータとすることができるという効果を有する。
象物の大きさの変化とを示すデータから三次元空間デー
タが生成されるため、２台のカメラより得られた各々の
三次元空間データをさらに処理して正確な三次元空間デ
ータとすることができるという効果を有する。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
の画像認識装置のブロック図、第３図は第２図の従来の
画像認識装置の構造図、第４図はベクトルとＺ座標の関
係を示す説明図、第５図はベクトルと座標補正値の関係
を示す説明図、第６図は三次元画像データ構造を示す説
明図、第７図は立体画像記憶部データ構造を示す説明図
である。 １・・・・・・左カメラ、２・・・・・・右カメラ、３
ａ、３ｂ・・・・・・左カメラ用画像記憶部、４ａ、４
ｂ・・・・・・右カメラ用画像記憶部、５・・・・・・
左カメラ用演算処理部、６・・・・・・右カメラ用演算
処理部、７・・・・・・左カメラ用三次元画像認識部、
８・・・・・・右カメラ用三次元画像認識部、９・・・
・・・立体画像認識処理部、１０・・・・・・立体画像
記憶部、１１・・・・・・視認部、１２・・・・・・ベ
クトルの大きさ、１３・・・・・・画像中心からの距離
、１４・・・・・・特徴点のＺ座標、１５・・・・・・
ベクトルの差、１６・・・・・・平均座標からの距離、
１７・・・・・・座標補正値、１８・・・・・・無限遠
点コード、１９・・・・・・特徴点の座標データ、２０
・・・・・・グループコード、２１・・・・・・特徴コ
ード、２３・・・・・・カメラ台、２４・・・・・・左
カメラ方向センサ、２５・・・・・・右カメラ方向セン
サ、２６・・・・・・演算制御部、２７・・・・・・左
カメラ仰角センサ、２８・・・・・・右カメラ仰角セン
サ。
の画像認識装置のブロック図、第３図は第２図の従来の
画像認識装置の構造図、第４図はベクトルとＺ座標の関
係を示す説明図、第５図はベクトルと座標補正値の関係
を示す説明図、第６図は三次元画像データ構造を示す説
明図、第７図は立体画像記憶部データ構造を示す説明図
である。 １・・・・・・左カメラ、２・・・・・・右カメラ、３
ａ、３ｂ・・・・・・左カメラ用画像記憶部、４ａ、４
ｂ・・・・・・右カメラ用画像記憶部、５・・・・・・
左カメラ用演算処理部、６・・・・・・右カメラ用演算
処理部、７・・・・・・左カメラ用三次元画像認識部、
８・・・・・・右カメラ用三次元画像認識部、９・・・
・・・立体画像認識処理部、１０・・・・・・立体画像
記憶部、１１・・・・・・視認部、１２・・・・・・ベ
クトルの大きさ、１３・・・・・・画像中心からの距離
、１４・・・・・・特徴点のＺ座標、１５・・・・・・
ベクトルの差、１６・・・・・・平均座標からの距離、
１７・・・・・・座標補正値、１８・・・・・・無限遠
点コード、１９・・・・・・特徴点の座標データ、２０
・・・・・・グループコード、２１・・・・・・特徴コ
ード、２３・・・・・・カメラ台、２４・・・・・・左
カメラ方向センサ、２５・・・・・・右カメラ方向セン
サ、２６・・・・・・演算制御部、２７・・・・・・左
カメラ仰角センサ、２８・・・・・・右カメラ仰角セン
サ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （Ａ）カメラ台の上に固定された左カメラと右カメラと
を搭載した視認部、 （Ｂ）前記左カメラの画像データを記憶する左カメラ用
画像記憶部、 （Ｃ）前記右カメラの画像データを記憶する右カメラ用
画像記憶部、 （Ｄ）前記左カメラ用画像記憶部の画像データを処理し
、出力する左カメラ用演算処理部、 （Ｅ）前記右カメラ用画像記憶部の画像データを処理し
、出力する右カメラ用演算処理部、 （Ｆ）前記左カメラ用演算処理部から出力された画像デ
ータを記憶する左カメラ用三次元画像記憶部、 （Ｇ）前記右カメラ用演算処理部から出力された画像デ
ータを記憶する右カメラ用三次元画像記憶部、 （Ｈ）前記左カメラ用三次元画像記憶部の画像データと
前記右カメラ用三次元画像記憶部の画像データとを極座
標系空間変換処理して立体画像データを生成し出力する
立体画像認識処理部、 （Ｉ）前記立体画像認識処理部から立体画像データを受
信し記憶する立体画像記憶部、 を備えたことを特徴とする画像認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63330348A JPH02171966A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 画像認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63330348A JPH02171966A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 画像認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02171966A true JPH02171966A (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=18231614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63330348A Pending JPH02171966A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 画像認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02171966A (ja) |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63330348A patent/JPH02171966A/ja active Pending
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