JPH0412874B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は対象物の三次元位置を複数の画像を
用いて検出する三次元位置検出方法に関する。

（従来の技術） 近年、ロボツトを用いて物体の位置とか物体の
状態の変化等を観察したり監視したりすることが
一般的に行われており、また、そのためのロボツ
ト技術の研究及び開発が進められている。

このロボツトで測定対象物である物体を検出す
る際の重要な要素の一つは、対象物の位置を三次
元的に精度よく検出することである。

この三次元位置検出方法の一例が特開昭60−
57470号に開示されている。

従来の三次元位置検出方法の概略説明 先ず、この発明の説明に先立ち従来提案されて
いる三次元位置検出方法につき説明する。

第６図は従来の検出方法を説明するための三次
元画像生成装置を示すブロツク線図である。

同図において、１０ａ及び１０ｂはエリア型イ
メージセンサ及びレンズ系から成る同一構成の撮
像部で、位置Pa及びPbに光軸が互いに平行とな
るようにそれぞれ設置する。この撮像部を二台用
いる代りに一台の撮像部を平行移動させて、異な
る位置Pa及びPbにおいて画像を入力するように
構成する場合もあるが、以下、説明を簡単にする
ため、二台の撮像部１０ａ及び１０ｂを設置した
例につき説明する。

撮像部１０ａ及び１０ｂは同一対象物（図示せ
ず）からの互いに異なる視点での光情報を光電変
換し、続いてアナログ−デイジタル変換（以下
Ａ／Ｄ変換と称する）を行つて、画像信号を後段
の対応する画像メモリ１２ａ及び１２ｂにそれぞ
れ出力する。

画像メモリ１２ａ及び１２ｂは画像信号を画像
データとして一旦記憶する。次に、画像処理回路
１４は記憶された画像データを読み出し、この回
路内で所要に応じ画像データを適切に処理して濃
度（明るさ）の同一及び類似した画素の集まりに
分け、その結果、画像データが画像の濃度に基づ
いた領域に分割される。次に、この回路１４にお
いて画像データに分割領域毎に異なつた番号（領
域番号）を付し、この異なる領域番号を有する画
像データすなわち多値化画像として後段の画像メ
モリ１６ａ及び１６ｂにそれぞれ記憶する。

この画像処理回路１４において、さらに、画像
メモリ１６ａ及び１６ｂに記憶させた多値化画像
の画像データの領域毎の重心座標を算出し、各画
像メモリ１６ａ及び１６ｂに記憶された多値化画
像間での領域の対応付けを行う。

次に、演算回路１８において、画素メモリ１６
ａ及び１６ｂに記憶されこのように対応付けされ
た多値化画像の各画素の座標の対応付けを行い、
この対応付けられた画素座標に基づいて対象物ま
での三次元距離例えばｘ，ｙ，ｚを算出する。こ
のようにして、異なる視点からの二つの画像信号
を処理して撮像部１０ａ及び１０ｂのレンズの中
心から対象物までの三次元距離が求められる。

領域分割と領域の対応付け 既に説明したように、画像処理回路１４におい
て、領域分割と、分割された領域の対応付けを行
つている。これにつき第７図及び第８図Ａ及びＢ
を参照して説明する。

従来は領域分割を次のようにして行つている。

先ず、例えば画素メモリ１２ａに記憶された撮
像領域内の画像が第７図に２０で示すように形成
されているとする。この画像２０はコントラスト
を有する画像である。まず、画像処理回路１４に
おいてこの画像２０に対しエツジを保つたまま明
るさの平滑化（スムージング）処理を行つて画像
信号の雑音に起因するゆらぎを除去する。このス
ムージングは同一方面（同一の明るさをもつた部
分）の濃度分布で高周波の変化を除くものであ
り、一様な濃度分布をもつ綺麗な画像２０の場合
には行わなくても良い。第７図に示す画像２０は
三つの直方体２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、背景
（バツクグランド）２０ｄとから成つている。こ
の直方体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをそれぞれ〓〓
〓，〓〓〓，〓〓〓で示してあるが、これらは画
像２０に対しスムージングされた後の同一濃度の
領域をそれぞれ表わしている。これら同一濃度の
領域は一般には照明の方向と、面の向きとによつ
て定まり、コントラストの有る画像である。

次にこれらスムージングされた濃度画像を濃度
差、従つて、〓〓〓２０ａ，〓〓〓２０ｂ，〓〓
〓２０ｃの画像データ間の差の最小値に基づいて
領域分割を行い、同一濃度をもつ画素のかたまり
を見つける。この画素データのかたまりが形成さ
れることによつて領域分割される。その結果を第
８図Ａ及びＢに示す。

第８図Ａ及びＢは画素メモリ１６ａ及び１６ｂ
にそれぞれ記憶された多値化画像をそれぞれ示す
線図であつて、位置Pa及びPbの撮像部１０ａ及
び１０ｂで撮像した画像のデータを領域分割し、
その分割された領域の画像データに領域番号を付
して得られたものである。これらの図には、三個
の領域，及びと、バツクグランド領域と
がそれぞれ示されている。

次に、領域分割された、異なる視点位置Pa及
びPbでの多値化画像間において領域の対応付け
を行う。

そのために、先ず、第８図Ａ及びＢにおいて各
領域番号をもつ領域の重心座標をそれぞれ抽出す
る。次に、第８図Ａの画像の領域番号ｉで示され
る重心座標ｉの近傍において第８図Ｂの画像に存
在する領域番号を探索し、探索した領域番号に対
応させる。第８図Ａ及びＢの実施例においてはＡ
図のとＢ図のとが対応付けられ、同様にＡ図
の，，がＢ図の，，にそれぞれ対応
付けられたことを示す。

このようにして得られた、異なる位置Pa及び
Pbでのそれぞれの多値化画像は位置を変えてと
らえた、換言すれば視差のある、同一物体に関す
る情報である。従つて、両画像データの対応関係
から三次元位置情報を得ることが出来る。この点
につき以下に説明する。

伸縮係数の算出及び画素単位毎の対応 次に、位置Paにおける多値化画像及び位置Pb
における多値化画像の対応付けられた各領域毎
に、三次元距離を求めるために用いる伸縮係数を
算出する。伸縮係数とは、視差の違いによる対象
物の面の位置的変化の度合、従つて対応する二つ
の分割領域の位置的変化の度合、を位置Paを基
準に表わしたものである。

この伸縮係数の算出を第６図に示す演算回路１
８で行い、その演算操作を第９図Ａ及びＢを用い
て簡単に説明する。

今、位置Pa及びPbで生成し、対応付けられた
一組の分割領域（領域番号）を取り出して伸縮
係数を求めるとする。その場合、この領域を適
当なｘ−ｙ座標系内に置き、この領域が占める
ｘ方向の長さを複数個のｙの値に関して求める。
この例では、領域は四辺形であるので、第９図
Ａ及びＢの各図において例えばこれら図の右側に
示すように二つの辺を基準としたＮ個の長さK₁、
K₂、……K_N（第９図Ａ）及びL₁、L₂……L_N（第９
図Ｂ）をそれぞれ求める。

次に、これら長さK_i及びL_iの比L_i／K_iの値を係
数として求める（但し、ｉ＝１、２、……Ｎ）、
これら係数からその平均値（１／Ｎ）ΣL_i／K_iを
求め、この平均値を領域の伸縮係数A₁とする。

この伸縮係数A_j（但しｊ＝１、２、……Ｊ）を
領域分割により生成された領域ｊの全数Ｊ、の場
合三つの領域，，について算出する。

両領域ｊ間に得られた伸縮係数A_jを用いて、
位置Paでの領域ｊが有する全ての画素を位置Pb
での領域ｊを形成する画素に対応付けを行うこと
が出来る。

この対応付けを例えば領域につき説明する
と、第１０図Ａ及びＢに示すように、位置Paで
の領域の左端画素po（第１０図Ａ）及び位置Pb
での領域の左端画素qo（第１０図Ｂ）を基準画
素として、この位置Paの領域の基準画素から△
Ｐだけ離間した画素p_iに対応する位置Pbの領域の
画素q_iの位置はA₁×△Ｐとなる。このように、画
素単位毎の対応付けが出来る。

三次元距離計算 次に、演算回路１８は対応付けられた両画素か
ら、対象物の三次元位置を計算する。その概略に
つき第１１図を参照して簡単に説明する。

第１１図において、位置Paの撮像部の光軸と
位置Pbの撮像部の光軸とは平行とし、光軸をｚ
軸の負の方向する。位置Paの撮像部のレンズ中
心を座標系Ａの原点Oaとする。撮像面は座標系
Ａのxy平面と平行であり、原点Oaからの距離を
ｆとする。一方、位置Pbの撮像部のレンズ中心
を座標系Ｂの原点Obとする。この場合も撮像面
は座標系Ｂのxy平面と平行であり、原点Obから
の距離もｆとする。二つの撮像部間の距離をｌと
すると、原点Obの座標は座標系Ａで表わすと
（ｌ、０、０）となる。すなわち、座標系Ｂは座
標系Ａを距離ｌだけ座標系Ａのｘ軸方向に平行移
動したものであり、両座標系においてｘ、ｙ及び
ｚ軸はそれぞれ平行となる。尚、実際には、撮像
面はレンズ中心Oaの後方すなわちｚが正の方向
に存在している。しかしながら、三次元位置を計
算する場合にはレンズ中心Oaの前方（ｚが負の
方向）に撮像面を置くほうが理解し易く、また、
そうしても原理は変らないので、図示例で説明す
る。

対象物の１点Ｑ（ｘ、ｙ、ｚ）は、位置Paで撮
像された時、撮像面上で点Qa（x_a、y_a）に対応
し、位置Pbで撮像された時、撮像面上で点Qb
（x_b、y_b）に対応しているものとする。対象物の
１点Ｑの三次元位置は次式(1)、(2)、(3)で計算され
る。

ｘ＝（x_a／x_a−x_b）ｌ (1) ｙ＝（y_a／x_a−x_b）ｌ (2) ｚ＝（ｆ／x_a−x_b）ｌ (3) ここで、座標Qa（x_a、y_a）は座標系Ａで表わさ
れ、Qb（x_b、y_b）は座標系Ｂで表わされている。
対象物の１点Ｑの位置（ｘ、ｙ、ｚ）は座標系Ａ
で表わされている。

今、x_a、y_a、ｆ及びｌは予め知られているの
で、画素単位で対応付けからx_bを求めれば、対象
物までの距離は式(1)〜(3)を用いて計算される。こ
れらの距離情報は、画像メモリ１６ａ及び１６ｂ
にそれぞれ記憶されている画素に対応付けられ、
それぞれのメモリ１６ａ及び１６ｂに追加記憶さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来の方法では、同一
対象物に対し異なる視点での複数の画像間で画素
単位に対応付けを行つて、対応付けされた全ての
画素に対して対象物までの距離を計算しているの
で、距離算出の計算量が膨大となり、従つて実用
化が著しく困難であるという問題点があつた。

この発明の目的は、画素単位に行う対象物まで
の距離計算が膨大となる従来の欠点を除去し、対
象物までの距離計算を大幅に減らすことが出来、
従つて、実用化に好適な高速三次元位置検出方法
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明において
は、同一対象物を撮像して得られた視点の異なる
複数の画像毎に濃度に基づいた分割領域を定め、
異なる画像の分割領域間での対応付けを行い、こ
の分割領域を利用して前述の対象物の三次元位置
を検出する方法において、 前述の分割領域の輪郭近傍で特徴点で検出し、
三組以上の特徴点を用いて三次元空間における前
述の対象物の面が含まれる平面を決定し、 この平面上に前述の分割領域に対応する対象物
の面を抽出する ことを特徴とする。

この発明の実施に当つては、特徴点を画像濃度
が急激に変化している箇所（エツジ）すなわち画
像濃度の微分最大値の点とするのが好適である。

さらに、この発明の他の好適実施例では、この
平面の決定を四組以上の特徴点を用いて最小二乗
近似法によつて行うことが出来る。

（作用） 上述したように、この発明によれば異なる視点
の複数の画像を濃度に基づいて領域分割し、この
分割領域の輪郭近傍に存在する特徴点を複数の画
像に対して探索する。この特徴点は領域の本来の
境界を表わす点であり、領域の輪郭点とは必ずし
も一致するものではない。この発明ではこの特徴
点を数組、例えば三組、検出し、これら数組の特
徴点のみを用いて分割領域に対応する対象物の面
が存在すべき平面を決定し、この平面上に対象物
の当該面を抽出するようになしている。

従つて、従来の三次元位置検出方法の場合とは
異なり、画素単位の位置検出ではなく、面単位で
三次元位置を検出してしまうので、位置検出に要
する計算量を著しく減少出来、よつて装置の小型
化、低価格化及び演算速度の高速化を図ることが
出来る。

さらに、この特徴点を画像濃度の微分最大値の
点とする場合には、特徴点の検出は領域の輪郭の
近傍において濃度変化を測定することにより簡単
にかつ正確に求めることが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の三次元位置検
出方法の一実施例につき説明する。尚、図中、従
来の説明に用いた図に示した構成成分と同一の構
成成分については同一符号を付して示し、それら
の詳細な説明を省略する。

［三次元位置検出方法の説明］ 三次元位置検出を実施するための回路の概略 第１図はこの発明の三次元位置検出方法の一実
施例を説明するためのブロツク回路図であり、撮
影部１０ａ，１０ｂ、画像メモリ１２ａ，１２
ｂ、画像処理回路１４、画像メモリ１６ａ，１６
ｂは第６図で説明した従来の構成成分にそれぞれ
対応する。

この発明を実施するため、画像メモリ１２ａ，
１２ｂに記憶されている濃淡画像データを読み出
して分割領域の特徴点を検出するための特徴点検
出回路２２、例えば、必ずしもこれに限定される
ものではないが、濃度微分値の最大を求めるため
のエツジ検出回路を具えている。

さらに、この発明を実施するための回路には、
分割領域の特徴点を用いてその領域の三次元空間
上の平面の方程式を決定し、その平面上に対象物
の面を抽出するために、従来の演算回路の代わり
にこの演算回路を含めた平面決定回路２４を具え
ている。

領域の対応付け この発明による三次元位置検出に当り、位置
Paの撮像部１０ａ及び位置Pbの撮像部１０ｂで
光電変換して得られ画像メモリ１２ａ及び１２ｂ
に記憶された画像データは、従来と同様に画像処
理されて領域分割され、領域番号が付され、画像
メモリ１６ａ及び１６ｂに多値化画像として記憶
され、さらに、記憶されたデータの領域毎の重心
座標が算出されて二つの画像間で領域の対応付け
が行われる。

ところで、平面決定回路２４で領域の三次元空
間上の平面の方程式を決定するためには、領域の
特徴点が必要となる。ここで領域の輪郭点を特徴
点としても良いが、通常領域分割するとき、本来
の境界を忠実に抽出することはむずかしく、特に
画像のコントラストが悪い場合は、領域の輪郭は
本来の境界を正しく表わしていないことが多い。
例えば、第３図Ａに示すように、通常は実線で示
した分割領域の輪郭は点線で示した領域本来の境
界と一致していない。このように、領域の輪郭点
は、画像のコントラスト等の影響を受け、その位
置が不安定であるので、平面決定の特徴点として
用いることが出来ない。

そこで、この発明では、領域の輪郭近傍におい
て例えば濃度の急激に変化している点（エツジ）
を検出し、このエツジを領域の本来の境界とみな
して。領域の特徴点とする。

この特徴点の検出は第１図に示す特徴点検出回
路２２で行う。特徴点としてエツジを検出する場
合には、濃度の急激に変化する点、従つて、濃度
微分値が最大となる点を検出する。

特徴点検出回路２２でのエツジ検出の範囲の設
定につき、第３図Ａ〜Ｃを参照して説明する。

第３図Ａにおいて、xy座標系に領域番号の
領域を斜線で示し、その周囲の点線は領域の本来
の境界とする。ｙ座標値ｙ＝y_iとしたときの領域
番号の左端のｘ座標値をS_iとする。

第３図Ｂに画像メモリ１２ａのｙ＝y_iでの濃度
データをｘ方向にプロツトして示して示す。画像
メモリ１２ａの各画像の濃度値をｇ（ｘ、ｙ）で
表わし、微分値をｄで表わすと、 ｄ＝｜ｇ（ｘ、ｙ）−ｇ（ｘ−１、ｙ）｜ (4) である。ｙ＝y_iのときの微分値ｄをプロツトした
のが第３図Ｃである。

この場合、微分値ｄの最大値を探す範囲は第３
図Ａに示すように、領域の左端の輪郭点の位置S_i
の近傍である（S_i−Ｒ）から（S_i＋Ｒ）までとす
る。ここで、Ｒは予め適当に決められた値であ
る。

次に特微点検出回路２２の具体的回路構成と動
作を領域の左端の濃度微分値の最大を得る場合に
つき第２図を参照にして説明する。

第２図は特徴点特にエツジ検出回路２２を示す
ブロツク線図である。３０ａは画像メモリ１２ａ
及び１２ｂから濃度データが入力する端子、３０
ｂはカウンタの初期値（S_i−Ｒ）が入力する端
子、３０ｃはレジスタの初期値（S_i＋Ｒ）が入力
する端子、３０ｄはエツジ検出回路２２の出力端
子である。

この回路２２は、先ず、エツジ検出制御回路３
２と、これによりカウンタ値が初期値（S_i−Ｒ）
から１づつカウントアツプされるカウンタ３４と
を具えている。さらに、エツジ検出制御回路３２
により内容がクリアされるレジスタ３６及び３８
を設ける。例えば画像メモリ１２ａから読出され
た入力端子３０ａに送られた濃度データをレジス
タ３６に一旦書込みし、次の濃度データが減算器
４０に送られてきた時、この減算器４０におい
て、この濃度データからレジスタ３６の内容であ
る一つ前の濃度データを引算して出力し、絶対値
回路４２に供給する。すなわち、この減算器４０
においては現在の濃度値と、一つ前の濃度値との
差分が得られる。この回路４２で差分出力は絶対
値化され、レジスタ３８の内容である差分出力の
絶対値の現在までの最大値と比較器４４で比較さ
れる。

この比較器４４は絶対値回路４２の出力がレジ
スタ３８の内容よりも大きい場合、レジスタ３８
及びレジスタ４６にセツト信号を供給する。この
レジスタ４６はカウンタ３４からの出力を記憶す
る。従つて、レジスタ３８は現在までの濃度値の
微分値の最大を記憶し、レジスタ４６は微分値が
最大となる時のカウンタ３４の値、すなわち、ｘ
座標値を記憶する。

このエツジ検出回路２２には最大値を探す範囲
の終りの点の位置を表わす（S_i＋Ｒ）をカウンタ
３４のカウントの目標値として記憶するレジスタ
４８を具えている。エツジ検出制御回路３２から
の制御信号によりカウンタ３４の内容が１つだけ
進められると、上述した操作をカウンタ３４の内
容と、レジスタ４８の内容が比較器５０で比較さ
れて、両内容が一致するまで、上述した操作が繰
り返し行われる。両内容が一致すると、比較器５
０からエツジ制御回路３２へと一致信号が送られ
てこの回路３２を停止する。その時のレジスタ４
６に記憶されている内容が濃度微分値が最大とな
るｘ座標の位置S_fである。

上述した実施例は領域の左端について説明した
が、領域の右端の最大濃度微分値のｘ座標E_fを左
端の場合と同様にして求めることが出来るので、
その詳細な説明は省略する。

平面決定 次に、第４図Ａ及びＢを参照して、対応付けら
れた領域番号の分割領域の平面の方程式を求め
る方法につき説明する。この平面の決定は、エツ
ジ検出回路２２で検出した少なくとも三組の特徴
点、この実施例では濃度微分値が最大となる点、
に基づいて第１図に示す平面決定回路２４で行わ
れる。

先ず、エツジ検出回路２２は領域の輪郭近傍で
濃度の微分値か最大となる点を求める。

第４図Ａ及びＢは分割領域の平面方程式の算出
の説明図で、xy座標系に位置Pa及びPbでの分割
領域を示し、図中、分割領域の輪郭を実線で
及びこの領域本来の境界を点線で夫々示してあ
る。第４図Ａに示すように、位置Paでの分割領
域の座標位置ｙ＝Y₁におけるこの領域の左端
近傍での濃度微分値が最大となる点をS_1fとし、
右端近傍で濃度微分値が最大となる点をE_1fとす
る。同様に、ｙ＝Y₂における濃度微分値が最大
となる点を、第４図Ａに示すように、S_2f及びE_2f
とする。また、位置Pbでの領域の濃度微分値
が最大となる点を、第４図Ｂに示すように、S_1g、
E_1g、S_2g、E_2gとする。

ここで、（S_1f、Y₁）は（S_1g、Y₁）と対応し、
（E_1f、Y₁）は（E_1g、Y₁）と対応し、（S_2f、Y₂）
は（S_2g、Y₂）と対応し、（E_2f、Y₂）は（E_2g、
Y₂）と対応している。

この四組の対応点のうち最初の三組を用いて平
面の方程式を求める。先ず、三組の対応点から三
点の三次元位置を前述した式(1)、(2)及び(3)を用い
て計算する。三点の三次元位置を（x₁、y₁、z₁）、
（x₂、y₂、z₂）及び（x₃、y₃、z₃）とすると、こ
れらの座標位置は次のような式で表わせる。

x₁＝（S_1f／S_1f−S_1g）ｌ y₁＝（Y1／S_1f−S_1g）ｌ z₁＝（ｆ／S_1f−S_1g）ｌ x₂＝（E_1f／E_1f−E_1g）ｌ y₂＝（Y₁／E_1f−E_1g）ｌ z₂＝（ｆ／E_1f−E_1g）ｌ x₃＝（S_2f／S_2f−S_2g）ｌ y₃＝（Y₂／S_2f−S_2g）ｌ z₃＝（ｆ／S_2f−S_2g）ｌ これらの三点（x₁、y₁、z₁）、（x₂、y₂、z₂）及
び（x₃、y₂、z₃）を通る平面の方程式は次式で求
められる。

ｘ ｙ ｚ １ x₁ y₁ z₁ １ x₂ y₂ z₂ １ x₃ y₃ z₃ １＝０ (5) この(5)式で決定される平面に第４図Ａの領域
を投影して得られる面がこの領域に対応する対
象物の面である。この対象物の面の抽出を第５図
を参照して説明する。

第５図は対象物の面の抽出の説明に供する図で
ある。今、xyz座標系の原点をOaとし、撮像面Ｔ
上の分割領域番号の領域とする。撮像面Ｔは
xy面上の、ｚ軸の負の方向の距離ｆのところに
あるとする。撮像面Ｔ上の領域の形状をどのよ
うな形状と想定しても良いが、説明を簡単にする
ため、その形状を四角形とす。この四角形の頂点
の座標値を（x₄、y₄、ｆ）、（x₅、y₅、ｆ）、（x₆、
y₆、ｆ）及び（x₇、y₇、ｆ）とする。

一方、(5)式を展開すると、次式となる。

Ax＋By＋Cz＝Ｄ (6) この(6)式で与えられる面は撮像面Ｔの後方の、
無限遠の拡がりを有する面Ｉである（図中一点破
線で示す）。

第５図において、原点Oaと点（x₄、y₄、ｆ）
を結ぶ直線は次式てい表わされる。

ｘ／x₄＝ｙ／y₄＝ｚ／ｆ (7) 従つて、領域の頂点（x₄、y₄、ｆ）の三次元
位置は(7)式で決る直線と、(6)式で決る平面との
交点（x₄₀、y₄₀、z₄₀）である。この交点交点
（x₄₀、y₄₀、z₄₀）は x₄₀＝Ｄ／｛Ａ＋（y₄／x₄）Ｂ ＋（ｆ／x₄）Ｃ｝ y₄₀＝Ｄ／｛（x₄／y₄）Ａ＋Ｂ ＋（ｆ／y₄）Ｃ｝ z₄₀＝Ｄ／｛（x₄／ｆ）Ａ ＋（y₄／ｆ）Ｂ＋Ｃ｝ である。同様にして、領域の他の頂点（x₅、
y₅、ｆ）、（x₆、y₆、ｆ）及び（x₇、y₇、ｆ）の平
面Ｉ上での三次元位置（x₅₀、y₅₀、z₅₀）、（x₆₀、
y₆₀、z₆₀）及び（x₇₀、y₇₀、z₇₀）を求めることが
出来る。

従つて三次元空間上で四つの点（x₄₀、y₄₀、
z₄₀）、（x₅₀、y₅₀、z₅₀）、（x₆₀、y₆₀、z₆₀）及び
（x₇₀、y₇₀、z₇₀）で決る四角形が領域に対応す
る対象物の面Ｍである。

このように、三次元位置を画像の、濃度に基づ
いて得られた分割領域の少なくとも三組の特徴点
の三次元位置を求めることによつて当該分割領域
単位の面毎の当該面全体の三次元位置を容易に決
定出来るので、対象物全体の三次元位置を計算す
るための計算量を従来方法に比べて大幅に低減出
来、その結果処理速度の高速化を図ることが出来
る。

この発明は上述した実施例にのみに限定される
ものではない。例えば上述した説明では、領域の
平面の方程式を求めるために、三組の対応点を用
いたが、四組以上の対応点を用いる場合には、数
学で一般的な最小二乗近似法によつて平面を決定
する方法もある。

また、上述の対象物の面の位置を求める計算は
単純であるので、通常、平面決定回路２４をマイ
クロプロセツサで容易に形成することが出来る。

さらに、例えば特徴点は上述した濃度微分値の
最大となる点を長さ測定の基準として説明した
が、分割領域の境界を正確に定めることが出来る
他の任意好適な点を設定しても良い。

（発明の効果） 上述した説明から明らかなように、この発明に
よれば、同一対象物について得られた視点の異な
る複数の画像から当該対象物の三次元位置を検出
するため、領域分割された領域の輪郭近傍におい
て、複数個の特徴点を探索し、これら特徴点を用
いて分割領域の平面の方程式を算出し、その平面
の一部を対象物の面として抽出し、よつて面単位
毎に三次元位置を検出する方法である。

これがため、従来の検出方法とは異なり、分割
領域の画素単位毎に全ての画素に対して距離計算
を行う必要はなく、従つて対象物の三次元位置算
出の計算量を大幅に低減することが出来、その結
果処理の高速化、検出装置の小型化及びコストの
低減化を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の三次元位置検出方法の説明
に供する三次元位置検出回路のブロツク線図、第
２図はこの発明の三次元位置検出方法に用いる特
徴点検出回路の説明に供するブロツク線図、第３
図Ａ〜Ｃは特徴点の一例であるエツジの検出を説
明するための線図、第４図はこの発明の説明に供
する、分割領域の平面方程式の算出を説明するた
めの説明図、第５図はこの発明の説明に供する、
対象物の面の抽出の説明図、第６図は従来の三次
元位置検出方法の説明に供する回路構成を示すブ
ロツク線図、第７図は従来及びこの発明の領域分
割の説明に供する説明図、第８図Ａ及びＢは従来
及びこの発明の領域分割と分割領域の対応付けの
説明に供する説明図第９図Ａ及びＢは従来の伸縮
係数の求めかたを説明するための説明図、第１０
図Ａ及びＢは従来の分割領域の画像の画素単位の
対応付けを説明するための説明図、第１１図は従
来の三次元位置検出方法の原理を説明するための
説明図である。 １０ａ，１０ｂ……撮像部、１２ａ，１２ｂ，
１６ａ，１６ｂ……画像メモリ、１４……画像処
理回路、２２……特徴点検出回路、２４……平面
決定回路、３０ａ〜３０ｄ……端子、３２……エ
ツジ検出制御回路、３４……カウンタ、３６，３
８，４６，４８……レジスタ、４０……減算器、
４２……絶対値回路、４４，５０……比較器、Ｔ
……撮像面、Ｉ……平面（Ax＋By＋Cz＝Ｄ）、
Ｍ……（平面Ｉ上に抽出された）対象物の面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同一対象物を撮像して得られた視点の異なる
   複数の画像毎に濃度に基づいた分割領域を定め、
   異なる画像の分割領域間での対応付けを行い、 該分割領域を利用して前記対象物の三次元位置
   を検出する方法において、 前記分割領域から特徴点を検出し、 三組以上の特徴点を用いて三次元空間における
   前記対象物の面が含まれる平面を決定し、 該平面上に前記分割領域に対応する対象物の面
   を抽出する ことを特徴とする三次元位置検出方法。 ２ 特徴点を分割領域の輪郭近傍で画像濃度の微
   分最大値の点としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の三次元位置検出方法。 ３ 前記平面の決定を四組以上の特徴点を用いて
   最小二乗近似法によつて行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の三次元位置検出方法。