JPH0634331A - Stereoscopic recognition device - Google Patents

Stereoscopic recognition device

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JPH0634331A
JPH0634331A JP18917092A JP18917092A JPH0634331A JP H0634331 A JPH0634331 A JP H0634331A JP 18917092 A JP18917092 A JP 18917092A JP 18917092 A JP18917092 A JP 18917092A JP H0634331 A JPH0634331 A JP H0634331A
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polarization
polarization angle
component
reflected
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祥一 丸屋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】分光部分の長大化の抑制及び機構の簡便化を図
って立体物を認識する。 【構成】カメラ1で反射光の水平方向の偏光角成分を認
識し、カメラ2で反射光の垂直方向の偏光角成分を認識
する。そして、カメラ1,2に入力された画像を構成す
る各画素について、その偏光角の垂直、水平成分より偏
光角を求め、あらかじめ分かっている投光器1からの光
の垂直、水平成分に基づいて光の縞(スリット)の連続
性をアナログ的に調べることで立体物を認識する。
(57) [Abstract] [Purpose] To recognize a three-dimensional object by suppressing the lengthening of the spectroscopic portion and simplifying the mechanism. A camera 1 recognizes a horizontal polarization angle component of reflected light, and a camera 2 recognizes a vertical polarization angle component of reflected light. Then, for each pixel forming the images input to the cameras 1 and 2, the polarization angle is obtained from the vertical and horizontal components of the polarization angle, and the light is emitted based on the known vertical and horizontal components of the light from the projector 1. A three-dimensional object is recognized by examining the continuity of stripes (slits) in an analog manner.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、物体からの反射光の偏
光に基づいて立体物を認識する立体認識装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional recognition device for recognizing a three-dimensional object based on the polarization of reflected light from an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、立体物を認識する方法とし
て、 i)レーザビームにてスキャンを行ない、物体までの距
離を計測してその位置を知るもの ii)物体に対してスリット光を発し、物体の外形による
スリット光の縞の連続性に着目するもの iii)波長の違う光を虹状に発し、その光の波長を算出し
て同一波長の縞を認識するもの等がある。例えば、光に
よる物体の形状を認識する方法としては、特開昭64−
78106号公報がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for recognizing a three-dimensional object, i) scanning with a laser beam to measure the distance to an object and knowing its position ii) emitting slit light to the object, One that focuses on the continuity of stripes of slit light depending on the outer shape of the object. Iii) There is one that emits light of different wavelengths in a rainbow shape and calculates the wavelength of the light to recognize stripes of the same wavelength. For example, as a method for recognizing the shape of an object by light, Japanese Patent Laid-Open No. 64-64-
There is Japanese Patent No. 78106.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の立体認識方法、例えば、レーザビームを用いる
方法ではスキャンに時間がかかるという問題があり、ス
リット光の縞を利用する方法では、縞が不連続となる部
分での対応が困難になる。また、虹状に光を発する方法
では可視光を使うため、他の光が入ると誤認識が発生
し、物体の認識が暗い場所に限定されるという問題があ
る。
However, the conventional stereoscopic recognition method described above, for example, the method using a laser beam has a problem that it takes a long time to scan. In the method using the stripes of slit light, the stripes are discontinuous. It becomes difficult to deal with the part that becomes. In addition, since the method of emitting light in a rainbow shape uses visible light, there is a problem that when other light enters, erroneous recognition occurs and recognition of an object is limited to a dark place.

【0004】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
もので、その目的とするところは、照射光として偏光角
が連続的に変化する光を用いて分光部分の長大化を抑
え、構成を簡単にした立体認識装置を提供することであ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the lengthening of the spectroscopic portion by using, as the irradiation light, light whose polarization angle continuously changes. The object of the present invention is to provide a stereoscopic recognition device that simplifies.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光源からの光を対象物に照射し、その反
射光を撮影装置に入力して該対象物の立体を認識する立
体認識装置において、光源からの光の偏光面を所定角度
で回転させて、該光をスリット状にする手段と、前記対
象物から反射した前記スリット状の光における所定の偏
光成分を検出する手段と、前記偏光成分から、対応する
光の偏光角を演算する手段とを備え、前記偏光角に基づ
いて、前記スリットによる縞の連続性を調べることで立
体を認識する。
In order to achieve the above object, the present invention illuminates an object with light from a light source and inputs the reflected light to a photographing device to recognize a three-dimensional object. In the stereoscopic recognition device, a polarization plane of light from the light source is rotated at a predetermined angle to make the light into a slit shape, and a means to detect a predetermined polarization component in the slit light reflected from the object. And a means for calculating the polarization angle of the corresponding light from the polarization component, and the solid is recognized by checking the continuity of the stripes by the slit based on the polarization angle.

【0006】好ましくは、偏光板と、光路方向に厚みが
連続的に異なる磁気光学素子と、該磁気光学素子を磁化
する装置とで光をスリット状にする。また、好ましく
は、対象物からの反射光を、偏光面が相互に直交する偏
光フィルタを介して取り込んで、該反射光の偏光成分を
検出する。
Preferably, the polarizing plate, the magneto-optical element whose thickness is continuously different in the direction of the optical path, and the device for magnetizing the magneto-optical element form the slit light. Further, preferably, the reflected light from the object is taken in via a polarizing filter whose polarization planes are orthogonal to each other, and the polarization component of the reflected light is detected.

【0007】[0007]

【作用】以上の構成において、分光部分の長大化の抑制
及び機構の簡便化を図ることができる。
With the above structure, it is possible to suppress the lengthening of the spectroscopic portion and simplify the mechanism.

【0008】[0008]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る好適
な実施例を詳細に説明する。図1は、本発明の実施例に
係る立体認識装置全体の構成を示すブロック図である。
同図において、投光器1からは、認識対象物体10に当
てる光が発せられ、その光は、偏光スリット発生器2を
通過することで、図2に示すようにその偏光面(図中の
矢印が偏光面の角度を示す)が一定角度で連続的に9段
階に渡って回転し、光がスリット状になるようにしてい
る。なお、偏光スリット発生器2の詳細構成について
は、後述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a stereoscopic recognition device according to an embodiment of the present invention.
In the figure, the projector 1 emits light that strikes the recognition target object 10, and the light passes through the polarization slit generator 2 so that its plane of polarization (the arrow in the figure indicates (Indicating the angle of the plane of polarization) is continuously rotated at a constant angle in nine steps so that the light has a slit shape. The detailed configuration of the polarization slit generator 2 will be described later.

【0009】物体10に照射された光はその表面にて反
射し、反射光は、カメラ1(3)及びカメラ2(4)に
入力する。これら2台のカメラは、投光器1とほぼ同軸
上に位置するように設置され、同時に物体10からの反
射光を入力する。そして、これらカメラ1,2の前面に
は、特定方向の偏光角を有する反射光を認識するため、
偏光面が相互に直交する偏光フィルタ6,7が置かれて
いる。また、偏光フィルタ6,7の前面には、反射光以
外の外乱となる光を遮断するために波長フィルタ11を
設けてある。
The light applied to the object 10 is reflected on the surface thereof, and the reflected light is input to the camera 1 (3) and the camera 2 (4). These two cameras are installed so as to be located substantially coaxially with the projector 1, and at the same time, the reflected light from the object 10 is input. Then, in order to recognize reflected light having a polarization angle in a specific direction on the front surfaces of these cameras 1 and 2,
Polarizing filters 6 and 7 whose polarization planes are orthogonal to each other are placed. Further, a wavelength filter 11 is provided on the front surface of the polarization filters 6 and 7 in order to block light other than the reflected light, which is a disturbance.

【0010】カメラ1,2は、入力した画像を画像認識
装置5に出力し、画像認識装置5は内蔵する不図示の演
算部にて、カメラ1,2にて捉えた画像より、それぞれ
の偏光角に基づいて反射光の縞の連続性をアナログ的に
調べることで立体物を認識する。ここで、図3を参照し
て、偏光スリット発生器2の動作について説明する。
The cameras 1 and 2 output the input image to the image recognition device 5, and the image recognition device 5 has a built-in calculation unit (not shown) that detects the polarization of each image from the images captured by the cameras 1 and 2. A three-dimensional object is recognized by analogically examining the continuity of reflected light stripes based on the angle. Here, the operation of the polarization slit generator 2 will be described with reference to FIG.

【0011】図3に示す偏光スリット発生器2におい
て、レンズ1(32)にて、投光器1からの光の光束を
拡げ、レンズ2(33)で光束が互いに平行となるよう
にする。そして、この光束が平行な光を偏光板34に入
射することで、直線偏光を作る。偏光面回転器35は、
単一の磁気光学素子の光路長を段階的に変化させた構造
を有し、磁気光学素子は、その全体が不図示の磁石にて
磁化されている。これは、磁気光学素子を透過した光の
偏光面の回転角が光路長に比例することを利用したもの
で、結果として、偏光面回転器35からは、その偏光面
が所定の回転を受けた光が出射される。なお、図3に示
すように、磁気光学素子における光路長はA−A´側が
B−B´側よりも短く、ここでは、B−B´側を通過す
る光がA−A´側の光路を通る光に対して90°偏光
し、それらの中間部での光路では、偏光角がA−A´か
らの距離に比例するようになっている。
In the polarization slit generator 2 shown in FIG. 3, the lens 1 (32) spreads the luminous flux of the light from the projector 1, and the lens 2 (33) makes the luminous flux parallel to each other. Then, the parallel light is made incident on the polarizing plate 34 to form linearly polarized light. The polarization rotator 35 is
It has a structure in which the optical path length of a single magneto-optical element is changed stepwise, and the entire magneto-optical element is magnetized by a magnet (not shown). This utilizes the fact that the rotation angle of the polarization plane of the light transmitted through the magneto-optical element is proportional to the optical path length. As a result, the polarization plane is rotated by the polarization plane rotator 35. Light is emitted. As shown in FIG. 3, the optical path length in the magneto-optical element is shorter on the AA ′ side than on the BB ′ side, and here, the light passing through the BB ′ side is the optical path on the AA ′ side. 90 ° is polarized with respect to the light passing therethrough, and the polarization angle is proportional to the distance from AA ′ in the optical path in the middle portion thereof.

【0012】次に、本実施例における立体認識方法につ
いて説明する。図1に示すようなカメラ1,2の配置に
より、カメラに入力される光は物体10からほぼ垂直に
反射した光である。つまり、物体からの直接の反射光
は、反射という現象に拘らずその偏光面が保存される。
特に、金属面等からの鏡面反射に対しては、反射光の偏
光面は不変であるため、ここでは、反射光の偏光角を観
察することで立体認識を行なう。
Next, the stereoscopic recognition method in this embodiment will be described. With the arrangement of the cameras 1 and 2 as shown in FIG. 1, the light input to the cameras is light reflected almost vertically from the object 10. That is, the light directly reflected from the object has its polarization plane preserved regardless of the phenomenon of reflection.
Particularly, with respect to specular reflection from a metal surface or the like, the polarization plane of the reflected light is invariable, so here, the stereoscopic recognition is performed by observing the polarization angle of the reflected light.

【0013】図4(a),(b)は、それぞれカメラ
1,2に入力された画像の輝度(明暗)を示す図であ
り、カメラ1では、その前面に位置する偏光フィルタ6
にて、反射光の水平方向の偏光角成分を認識するように
しているため、図4(a)に示すように、画像について
水平方向の偏光角成分が多い部分は明るくなり、逆に水
平方向の偏光角成分が少ない部分は暗くなる。また、カ
メラ2の前面には、反射光の垂直方向の偏光角成分を認
識するための偏光フィルタ7が配されているので、図4
(b)に示すように、垂直方向の偏光角成分が多い部分
は明るくなり、垂直方向の偏光角成分が少ない部分は暗
くなる。
FIGS. 4A and 4B are views showing the brightness (brightness) of the images input to the cameras 1 and 2, respectively. In the camera 1, the polarization filter 6 located in front of the camera 1 is shown.
In this case, since the horizontal polarization angle component of the reflected light is recognized, as shown in FIG. 4A, the portion of the image with a large horizontal polarization angle component becomes bright, and conversely the horizontal direction. The part with less polarization angle component of becomes dark. In addition, a polarization filter 7 for recognizing the vertical polarization angle component of the reflected light is arranged on the front surface of the camera 2, so that FIG.
As shown in (b), a portion having a large vertical polarization angle component becomes bright, and a portion having a small vertical polarization angle component becomes dark.

【0014】そこで、図1の画像認識装置5は、カメラ
1,2に入力された各々の画像を構成する各画素につい
てその偏光角の垂直、水平成分より、実際の偏光角を求
める。つまり、図5に示すように、カメラ1に入力され
た画像の偏光角の水平成分がVH 、カメラ2に入力され
た画像の偏光角の垂直成分がVV である場合、その画像
に対応する画素の偏光角はVH ,VV の合成成分である
Vとなり、同図に示すθが求める偏光角となる。
Therefore, the image recognition device 5 of FIG. 1 obtains the actual polarization angle from the vertical and horizontal components of the polarization angle of each pixel forming each image input to the cameras 1 and 2. That is, as shown in FIG. 5, when the horizontal component of the polarization angle of the image input to the camera 1 is V H and the vertical component of the polarization angle of the image input to the camera 2 is V V , it corresponds to the image. The polarization angle of the pixel is V, which is a composite component of V H and V V , and θ shown in the figure is the polarization angle to be obtained.

【0015】投光器1から発せられた光については、図
2に示すように、あらかじめその光の有する偏光角、及
びその垂直、水平成分が分かっている。例えば、各垂
直、水平成分の大きさを0〜5の6段階にて示すと、図
2の符号に対応する偏光面を有する光の垂直、水平成
分は、それを(垂直成分,水平成分)と表記すると、
(0,5)となり、また、符号に対応する光について
は(2,−3)となる。これにより、カメラ1,2に入
力された画像に含まれる偏光角の垂直、水平成分を想定
でき、画像認識装置5は、図4(a),(b)に示す画
像においてそれらの成分の位置を探す。
As for the light emitted from the projector 1, as shown in FIG. 2, the polarization angle of the light and its vertical and horizontal components are known in advance. For example, when the magnitudes of the vertical and horizontal components are shown in 6 levels of 0 to 5, the vertical and horizontal components of light having a polarization plane corresponding to the reference numeral in FIG. 2 are expressed as (vertical component, horizontal component). When written as
It becomes (0, 5), and the light corresponding to the code becomes (2, -3). As a result, vertical and horizontal components of the polarization angle included in the images input to the cameras 1 and 2 can be assumed, and the image recognition device 5 positions the components in the images shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Look for.

【0016】図6は、カメラ1,2に入力された画像に
ついて、その中の位置a〜fにおける画素の偏光角成分
を探索した結果を示す図であり、図6(a)は水平成
分、図6(b)は垂直成分に対応し、各位置での括弧内
の数値は、水平、垂直それぞれの6段階における成分値
を示す。つまり、点aについては、それに対応する画素
の偏光角の水平成分は0であり、垂直成分は5であり、
点bについては、水平成分が4、垂直成分が1であるか
ら、図6の(a)と(b)との和をとることで水平成分
と垂直成分との合成が行なわれ、その結果、それらの点
での偏光角を求めることができる。
FIG. 6 is a diagram showing the results of searching the polarization angle components of the pixels at the positions a to f in the images input to the cameras 1 and 2, and FIG. 6A shows the horizontal component. FIG. 6B corresponds to the vertical component, and the numerical value in the parentheses at each position indicates the component value in each of the 6 levels of horizontal and vertical. That is, for point a, the horizontal component of the polarization angle of the corresponding pixel is 0, and the vertical component is 5,
Since the horizontal component is 4 and the vertical component is 1 at the point b, the horizontal component and the vertical component are combined by taking the sum of (a) and (b) in FIG. 6, and as a result, The polarization angles at those points can be determined.

【0017】ここで、点aにおいては、上述のように偏
光角の水平、垂直成分が(0,5)であるため、点aへ
は、偏光スリット発生器2を介して、図2の符号に対
応する偏光面を有する光がそのまま偏光面を保存して到
達したことが分かる。また、点e,fについても同様
に、図2の符号に対応する偏光面を有する光がそのま
ま反射されてきたことになる。
At the point a, since the horizontal and vertical components of the polarization angle are (0, 5) as described above, the point a is denoted by the reference numeral in FIG. It can be seen that the light having the polarization plane corresponding to (1) arrives while preserving the polarization plane as it is. Similarly, regarding the points e and f, the light having the polarization plane corresponding to the reference numeral in FIG. 2 is reflected as it is.

【0018】ところが、点b,c,dについては、その
位置での偏光角の水平、垂直成分がそれぞれ(4,
1),(5,0),(1,−4)であり、それらの点に
対応する、図2に示す符号,,におけるスリット
状の偏光の偏光角成分に一致していないことが分かる。
換言すれば、これは、点b,c,dにおける光の偏光角
が、投光器1から偏光スリット発生器2を介して発せら
れたスリット状の光が物体10にて反射された際、反射
の乱れによりその位置がずれ、光の縞(スリット)が曲
がったことを意味する。
However, for points b, c and d, the horizontal and vertical components of the polarization angle at that position are (4, 4), respectively.
1), (5, 0), (1, -4), and it is understood that they do not match the polarization angle components of the slit-shaped polarized light at the symbols shown in FIG.
In other words, this means that when the polarization angles of the light at the points b, c, d are reflected by the object 10 when the slit-shaped light emitted from the projector 1 via the polarization slit generator 2 is reflected. It means that the position is displaced due to turbulence and the light stripes (slits) are bent.

【0019】このように、カメラ1,2に入力された画
像のすべての画素についてその偏光角を求め、それに基
づいて光の縞の連続性をアナログ的に調べることで立体
物を認識する。以上説明したように、本実施例によれ
ば、連続的に偏光角が変化するスリット状の光を対象物
に照射し、その対象物からの反射光を2台のカメラに入
力して、所定の偏光角を有する光の縞の連続性を調べる
ことで、簡便な機構にて立体物を認識できるという効果
がある。
As described above, the three-dimensional object is recognized by obtaining the polarization angles of all the pixels of the images input to the cameras 1 and 2 and analogically checking the continuity of the light stripes based on the polarization angles. As described above, according to the present embodiment, the slit-shaped light whose polarization angle continuously changes is applied to the target object, and the reflected light from the target object is input to the two cameras to determine the predetermined value. By examining the continuity of the stripes of light having the polarization angle of, there is an effect that a three-dimensional object can be recognized by a simple mechanism.

【0020】なお、上記実施例において、投光器1から
の光としてレーザ光を用いると、自然光の下でも立体物
を認識できる。
In the above embodiment, if laser light is used as the light from the projector 1, a three-dimensional object can be recognized even under natural light.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置の分光部分が長大化するのを抑えて、簡便な機構に
て立体認識を行なうことができるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
There is an effect that stereoscopic recognition can be performed by a simple mechanism while suppressing the lengthening of the spectroscopic portion of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る立体認識装置全体の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a stereoscopic recognition device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例に係る、偏光面が一定角度で連続的に回
転するスリット状の光を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing slit-shaped light whose polarization plane is continuously rotated at a constant angle according to an embodiment.

【図3】実施例に係る偏光スリット発生器2の構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a polarization slit generator 2 according to an embodiment.

【図4】カメラ1,2に入力された画像の輝度(明暗)
を示す図である。
FIG. 4 is a brightness (brightness) of images input to the cameras 1 and 2.
FIG.

【図5】カメラ1に入力された画像の偏光角の水平成分
H 、カメラ2に入力された画像の偏光角の垂直成分V
V 、及びそれらの合成成分であるVを示す図である。
5 is a horizontal component V H of the polarization angle of the image input to the camera 1, a vertical component V H of the polarization angle of the image input to the camera 2. FIG.
V, and is a diagram showing a V is their synthesis components.

【図6】カメラ1,2に入力された画像中の位置a〜f
における画素の偏光角成分を探索した結果を示す図であ
る。
FIG. 6 shows positions a to f in the images input to the cameras 1 and 2.
5 is a diagram showing a result of searching a polarization angle component of a pixel in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投光器 2 偏光スリット発生器 3,4 カメラ 5 画像認識装置 6,7 偏光フィルタ 10 物体 11 波長フィルタ 32,33 レンズ 34 偏光板 35 偏光面回転器 1 Projector 2 Polarization slit generator 3,4 Camera 5 Image recognition device 6,7 Polarization filter 10 Object 11 Wavelength filter 32,33 Lens 34 Polarizing plate 35 Polarizing plane rotator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を対象物に照射し、その反
射光を撮影装置に入力して該対象物の立体を認識する立
体認識装置において、 光源からの光の偏光面を所定角度で回転させて、該光を
スリット状にする手段と、 前記対象物から反射した前記スリット状の光における所
定の偏光成分を検出する手段と、 前記偏光成分から、対応する光の偏光角を演算する手段
とを備え、 前記偏光角に基づいて、前記スリットによる縞の連続性
を調べることで立体を認識する立体認識装置。
1. A stereoscopic recognition device for illuminating a target object with light from a light source and inputting the reflected light to a photographing device to recognize the three-dimensional object, wherein the plane of polarization of the light from the light source is at a predetermined angle. A means for rotating the light into a slit shape, a means for detecting a predetermined polarization component in the slit light reflected from the object, and a polarization angle of the corresponding light is calculated from the polarization component. Means for recognizing a solid by checking continuity of stripes by the slits based on the polarization angle.
【請求項2】 偏光板と、光路方向に厚みが連続的に異
なる磁気光学素子と、該磁気光学素子を磁化する装置と
で光をスリット状にすることを特徴とする請求項1に記
載の立体認識装置。
2. The light is slitted by a polarizing plate, a magneto-optical element whose thickness is continuously different in the optical path direction, and a device for magnetizing the magneto-optical element. 3D recognition device.
【請求項3】 対象物からの反射光を、偏光面が相互に
直交する偏光フィルタを介して取り込んで、該反射光の
偏光成分を検出することを特徴とする請求項1に記載の
立体認識装置。
3. The stereoscopic recognition according to claim 1, wherein the reflected light from the object is taken in through a polarizing filter whose polarization planes are orthogonal to each other, and the polarized component of the reflected light is detected. apparatus.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1035164A (en) * 1996-04-25 1998-02-10 Samsung Aerospace Ind Ltd IC card and manufacturing method thereof

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JPH1035164A (en) * 1996-04-25 1998-02-10 Samsung Aerospace Ind Ltd IC card and manufacturing method thereof

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