JPH07139920A - 全周型距離画像獲得方法とその装置 - Google Patents
全周型距離画像獲得方法とその装置Info
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- JPH07139920A JPH07139920A JP5288965A JP28896593A JPH07139920A JP H07139920 A JPH07139920 A JP H07139920A JP 5288965 A JP5288965 A JP 5288965A JP 28896593 A JP28896593 A JP 28896593A JP H07139920 A JPH07139920 A JP H07139920A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対象物体の設定位置が自由であり、かつ安価
な全周囲型距離画像計測方法とその装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 全周型距離画像獲得装置は、画像処理系２０
と画像計測系２１から成る。画像計測系２１では、射影
型距離画像データと全周型距離画像データを対象物体か
ら取得し、画像処理系２０に送る処理を行う。画像処理
系２０では、入力した射影型距離画像データから、回転
台９の位置を計算し、全周型距離画像データに対応する
実空間での座標を求める演算をし、距離画像を輝度変調
して、ウインドウシステム４に表示させる等の画像処理
を行う。
な全周囲型距離画像計測方法とその装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 全周型距離画像獲得装置は、画像処理系２０
と画像計測系２１から成る。画像計測系２１では、射影
型距離画像データと全周型距離画像データを対象物体か
ら取得し、画像処理系２０に送る処理を行う。画像処理
系２０では、入力した射影型距離画像データから、回転
台９の位置を計算し、全周型距離画像データに対応する
実空間での座標を求める演算をし、距離画像を輝度変調
して、ウインドウシステム４に表示させる等の画像処理
を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体などの対象の全周
型距離画像を獲得する方法とその装置に関する。
型距離画像を獲得する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】距離画像とは、通常のカメラなどで撮像
した時に得られる濃淡画像・カラー画像が各画素に明る
さ情報が格納されているのに対して、各画素に奥行情報
・位置情報が格納されている画像である。距離画像は、
通常、カメラの撮像と同様に、ある１方向から計測した
画像である。以下、これを射影型距離画像と呼ぶ。それ
に対して、物体などの対象の全周方向からの計測によ
り、対象の全周方向の位置情報を獲得した距離画像を全
周型距離画像と呼ぶ。
した時に得られる濃淡画像・カラー画像が各画素に明る
さ情報が格納されているのに対して、各画素に奥行情報
・位置情報が格納されている画像である。距離画像は、
通常、カメラの撮像と同様に、ある１方向から計測した
画像である。以下、これを射影型距離画像と呼ぶ。それ
に対して、物体などの対象の全周方向からの計測によ
り、対象の全周方向の位置情報を獲得した距離画像を全
周型距離画像と呼ぶ。
【０００３】従来、全周型距離画像を獲得するには、縦
方向１ライン分を測距する測距装置を用いて、これを計
測対象の円周状に固定配置するか、または固定回転系に
て円周状を回転させることによって各ラインの測距を行
っていた。
方向１ライン分を測距する測距装置を用いて、これを計
測対象の円周状に固定配置するか、または固定回転系に
て円周状を回転させることによって各ラインの測距を行
っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、計測対象にくらべて非常に大規模な計測
装置構造が必要であり、対象物体の位置に移動が面倒で
あり、機動性が劣り、高価であるという問題があった。
来の方法では、計測対象にくらべて非常に大規模な計測
装置構造が必要であり、対象物体の位置に移動が面倒で
あり、機動性が劣り、高価であるという問題があった。
【０００５】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、対象物体の設定位置が自由であり、かつ安価な全周
囲型距離画像計測方法とその装置を提供することを目的
とする。
で、対象物体の設定位置が自由であり、かつ安価な全周
囲型距離画像計測方法とその装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の全周型距離画像獲得方法とその装置は以下
の構成を備える。即ち、校正用物体を、回転軸を中心と
して異なる複数の回転角度に配置して、前記各回転角度
ごとに前記校正用物体の奥行きの計測をして、校正用奥
行きデータを生成する校正用奥行きデータ生成工程と、
前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる前記回転軸の位置データを計算する回転軸計算工程
と、計測対象を前記回転軸を中心として所定の回転角度
づつ回転させる回転工程と、前記所定の回転角度ごと
に、前記計測対象の奥行きを計測して、奥行きデータを
生成する奥行きデータ生成工程と、前記奥行きデータと
前記回転軸の位置データを用いて、前記計測対象の実空
間での座標を計算する実座標計算工程とを備える。
め、本発明の全周型距離画像獲得方法とその装置は以下
の構成を備える。即ち、校正用物体を、回転軸を中心と
して異なる複数の回転角度に配置して、前記各回転角度
ごとに前記校正用物体の奥行きの計測をして、校正用奥
行きデータを生成する校正用奥行きデータ生成工程と、
前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる前記回転軸の位置データを計算する回転軸計算工程
と、計測対象を前記回転軸を中心として所定の回転角度
づつ回転させる回転工程と、前記所定の回転角度ごと
に、前記計測対象の奥行きを計測して、奥行きデータを
生成する奥行きデータ生成工程と、前記奥行きデータと
前記回転軸の位置データを用いて、前記計測対象の実空
間での座標を計算する実座標計算工程とを備える。
【０００７】また、別の発明は、校正用物体を、回転軸
を中心として異なる複数の回転角度に配置して、前記各
回転角度ごとに前記校正用物体の奥行きの計測をして、
校正用奥行きデータを生成する校正用奥行きデータ生成
手段と、前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体
を回転させる前記回転軸の位置データを計算する回転軸
計算手段と、計測対象を前記回転軸を中心として所定の
回転角度づつ回転させる回転手段と、前記所定の回転角
度ごとに、前記計測対象の奥行きを計測して、奥行きデ
ータを生成する奥行きデータ生成手段と、前記奥行きデ
ータと前記回転軸の位置データを用いて、前記計測対象
の実空間での座標を計算する実座標計算手段とを備え
る。
を中心として異なる複数の回転角度に配置して、前記各
回転角度ごとに前記校正用物体の奥行きの計測をして、
校正用奥行きデータを生成する校正用奥行きデータ生成
手段と、前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体
を回転させる前記回転軸の位置データを計算する回転軸
計算手段と、計測対象を前記回転軸を中心として所定の
回転角度づつ回転させる回転手段と、前記所定の回転角
度ごとに、前記計測対象の奥行きを計測して、奥行きデ
ータを生成する奥行きデータ生成手段と、前記奥行きデ
ータと前記回転軸の位置データを用いて、前記計測対象
の実空間での座標を計算する実座標計算手段とを備え
る。
【０００８】
【作用】以上の構成において、校正用物体を、異なる複
数の回転角度に配置して、前記各回転角度ごとに前記校
正用物体の奥行きの計測をして、奥行きデータを生成
し、 前記奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる回転軸の位置データを計算し、計測対象を所定の回
転角度づつ回転させ、前記所定の回転角度ごとに、前記
計測対象の１ライン分の奥行きを計測して、奥行きデー
タを生成し、前記奥行きデータの実空間での座標を、前
記回転軸の位置データを用いて計算する。
数の回転角度に配置して、前記各回転角度ごとに前記校
正用物体の奥行きの計測をして、奥行きデータを生成
し、 前記奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる回転軸の位置データを計算し、計測対象を所定の回
転角度づつ回転させ、前記所定の回転角度ごとに、前記
計測対象の１ライン分の奥行きを計測して、奥行きデー
タを生成し、前記奥行きデータの実空間での座標を、前
記回転軸の位置データを用いて計算する。
【０００９】また、別の発明は、校正用奥行きデータ生
成手段が、校正用物体を異なる複数の回転角度に配置し
て、前記各回転角度ごとに前記校正用物体の奥行きの計
測をして、奥行きデータを生成し、回転軸計算手段が、
前記奥行きデータから前記校正用物体を回転させる回転
軸の位置データを計算し、回転手段が、計測対象を所定
の回転角度づつ回転させ、奥行きデータ生成手段が、前
記所定の回転角度ごとに前記計測対象の１ライン分の奥
行きを計測して、奥行きデータを生成し、実座標計算手
段が、前記奥行きデータの実空間での座標を、前記回転
軸の位置データを用いて計算する。
成手段が、校正用物体を異なる複数の回転角度に配置し
て、前記各回転角度ごとに前記校正用物体の奥行きの計
測をして、奥行きデータを生成し、回転軸計算手段が、
前記奥行きデータから前記校正用物体を回転させる回転
軸の位置データを計算し、回転手段が、計測対象を所定
の回転角度づつ回転させ、奥行きデータ生成手段が、前
記所定の回転角度ごとに前記計測対象の１ライン分の奥
行きを計測して、奥行きデータを生成し、実座標計算手
段が、前記奥行きデータの実空間での座標を、前記回転
軸の位置データを用いて計算する。
【００１０】
【実施例】以下、図面の順に従って、本発明による実施
例を詳細に説明する。
例を詳細に説明する。
【００１１】図１は全周型距離画像獲得装置の基本構成
図である。図１において、全周型距離画像獲得装置は、
大きく、画像処理系２０と画像計測系２１から成る。画
像計測系２１では、射影型距離画像データと全周型距離
画像データを対象物体から取得し、画像処理系２０に送
る処理を行う。画像処理系２０では、入力した射影型距
離画像データや全周型距離画像データ等から、回転台９
の位置を計算したり、全周型距離画像データに対応する
実空間での座標を求める演算を行ったり、距離画像を輝
度変調して、ウインドウシステム４に表示させたり等の
画像処理を行う。
図である。図１において、全周型距離画像獲得装置は、
大きく、画像処理系２０と画像計測系２１から成る。画
像計測系２１では、射影型距離画像データと全周型距離
画像データを対象物体から取得し、画像処理系２０に送
る処理を行う。画像処理系２０では、入力した射影型距
離画像データや全周型距離画像データ等から、回転台９
の位置を計算したり、全周型距離画像データに対応する
実空間での座標を求める演算を行ったり、距離画像を輝
度変調して、ウインドウシステム４に表示させたり等の
画像処理を行う。
【００１２】画像処理系２０の構成の説明を以下に行
う。ＣＰＵＡ１はデータの処理，演算、データの受け取
りを、記憶装置Ａ２に予め記憶してある処理プログラム
を読みだして実行する。記憶装置Ａ２には、データの処
理，演算やデータの受け取りを実行させるプログラム
を、予め記憶してある。記憶装置Ｂ３は、処理を行なう
データを保存する。ウィンドウシステム４は、処理過
程，処理結果を表示するデイスプレイシステムである。
キーボード５は、ユーザからの指示またはデータを入力
する。ポインテイングデバイス６は、ウィンドウシステ
ム４上でユーザからの指示を入力する。バスＡ１１は、
以上説明した各装置間のデータ伝送路である。記憶装置
Ｂ３には、距離画像計測装置１０で計測される射影型距
離画像データｄ１と全周型距離画像ｄ３と、記憶装置Ａ
２に予め格納してある回転軸校正プログラムと回転幾何
変換プログラムを実行して得られる計測点位置データｄ
２を格納する。記憶装置Ａ２に予め格納してあるデータ
受け取りプログラムｐ１は、ネットワーク制御部Ａ２０
を制御して、距離画像計測装置１０で計測されるデータ
を、バスＢ１２とネットワーク制御部Ｂ２１とネットワ
ーク回線１３を経由して、記憶装置Ｂ３に受け取る処理
を行うプログラムである。
う。ＣＰＵＡ１はデータの処理，演算、データの受け取
りを、記憶装置Ａ２に予め記憶してある処理プログラム
を読みだして実行する。記憶装置Ａ２には、データの処
理，演算やデータの受け取りを実行させるプログラム
を、予め記憶してある。記憶装置Ｂ３は、処理を行なう
データを保存する。ウィンドウシステム４は、処理過
程，処理結果を表示するデイスプレイシステムである。
キーボード５は、ユーザからの指示またはデータを入力
する。ポインテイングデバイス６は、ウィンドウシステ
ム４上でユーザからの指示を入力する。バスＡ１１は、
以上説明した各装置間のデータ伝送路である。記憶装置
Ｂ３には、距離画像計測装置１０で計測される射影型距
離画像データｄ１と全周型距離画像ｄ３と、記憶装置Ａ
２に予め格納してある回転軸校正プログラムと回転幾何
変換プログラムを実行して得られる計測点位置データｄ
２を格納する。記憶装置Ａ２に予め格納してあるデータ
受け取りプログラムｐ１は、ネットワーク制御部Ａ２０
を制御して、距離画像計測装置１０で計測されるデータ
を、バスＢ１２とネットワーク制御部Ｂ２１とネットワ
ーク回線１３を経由して、記憶装置Ｂ３に受け取る処理
を行うプログラムである。
【００１３】次に画像計測系２１の構成の説明を行う。
ＣＰＵＢ７は、距離画像計測装置１０と回転台９を制御
する。距離画像計測装置１０を制御して、距離画像デー
タを獲得する処理を行う距離画像計測装置制御プログラ
ムｐ４と、計測物体を配置する回転台９を制御するター
ンテーブル制御プログラムｐ５と、計測データを記憶装
置Ｂ３へ転送するデータ転送プログラムｐ６は、記憶装
置Ｃ８に予め格納されており、ＣＰＵＢ７によって読み
出されて、それぞれの処理が実行される。また、回転台
９は、物体などの対象を搭載し、ＣＰＵＢ７によって回
転角が制御される。射影型距離画像計測装置１０は、１
方向から対象物体に光を投射して、その反射光を入力し
て奥行情報を得る装置で、ＣＰＵＢ７によって制御され
る。バスＢ１２は、各装置間のデータ伝送を行うバスで
ある。ネットワーク回線１３は、バスＡ１１とバスＢ１
２間のインターフェイスであり、ネットワーク制御部Ａ
２０とネットワーク制御部Ｂ２１によって、そのインタ
ーフェイス上のデータ伝送の制御が行われる。
ＣＰＵＢ７は、距離画像計測装置１０と回転台９を制御
する。距離画像計測装置１０を制御して、距離画像デー
タを獲得する処理を行う距離画像計測装置制御プログラ
ムｐ４と、計測物体を配置する回転台９を制御するター
ンテーブル制御プログラムｐ５と、計測データを記憶装
置Ｂ３へ転送するデータ転送プログラムｐ６は、記憶装
置Ｃ８に予め格納されており、ＣＰＵＢ７によって読み
出されて、それぞれの処理が実行される。また、回転台
９は、物体などの対象を搭載し、ＣＰＵＢ７によって回
転角が制御される。射影型距離画像計測装置１０は、１
方向から対象物体に光を投射して、その反射光を入力し
て奥行情報を得る装置で、ＣＰＵＢ７によって制御され
る。バスＢ１２は、各装置間のデータ伝送を行うバスで
ある。ネットワーク回線１３は、バスＡ１１とバスＢ１
２間のインターフェイスであり、ネットワーク制御部Ａ
２０とネットワーク制御部Ｂ２１によって、そのインタ
ーフェイス上のデータ伝送の制御が行われる。
【００１４】図２と図３と図４は、全周型距離画像を獲
得する処理フローを説明する図である。図２と図３は、
その中で、回転台９の回転軸を求める方法の処理フロー
であり、図４は、得られた回転軸を利用して対象を計測
し、全周型距離画像を獲得するまでの処理フローを示
す。
得する処理フローを説明する図である。図２と図３は、
その中で、回転台９の回転軸を求める方法の処理フロー
であり、図４は、得られた回転軸を利用して対象を計測
し、全周型距離画像を獲得するまでの処理フローを示
す。
【００１５】まず、図２と図３の処理フローに従って、
回転軸を求める処理を詳細に説明する。尚、ステップＳ
２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０５は、画像計測系
２１での処理である。また、その他のステップは、画像
処理系２０での処理である。
回転軸を求める処理を詳細に説明する。尚、ステップＳ
２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０５は、画像計測系
２１での処理である。また、その他のステップは、画像
処理系２０での処理である。
【００１６】ステップＳ２０１では、回転台９の上に少
なくとも２つの平面をもつ物体、例えば、四角柱や三角
柱などの校正用物体を角柱の底面が下部になるように載
せる。この際に、２平面のなす角は未知で構わない。ま
た、校正用物体は、回転台，計測装置の大きさに合わせ
て適度な大きさのものを用いればよく、厳密な大きさは
未知でよい。
なくとも２つの平面をもつ物体、例えば、四角柱や三角
柱などの校正用物体を角柱の底面が下部になるように載
せる。この際に、２平面のなす角は未知で構わない。ま
た、校正用物体は、回転台，計測装置の大きさに合わせ
て適度な大きさのものを用いればよく、厳密な大きさは
未知でよい。
【００１７】ステップＳ２０２では、２平面が同時に計
測できる所定の回転角にて、距離画像計測装置制御プロ
グラムｐ４が距離画像計測装置１０を制御することで、
校正用物体の射影型距離画像計測を行う。そして、デー
タ転送プログラムｐ６は、ネットワーク制御部Ｂ２１を
制御して、得られた射影型距離画像計測データを、画像
処理系２０に送り、ステップＳ２０３からの処理の起動
をかける。画像処理系２０では、入力した射影型距離画
像計測データを、記憶装置Ｂ３のｄ１の位置へ格納し
て、画像処理系２０では、ステップＳ２０３からの処理
を開始する。一方、画像計測系２１では、ステップＳ２
０４からの処理を実行する。
測できる所定の回転角にて、距離画像計測装置制御プロ
グラムｐ４が距離画像計測装置１０を制御することで、
校正用物体の射影型距離画像計測を行う。そして、デー
タ転送プログラムｐ６は、ネットワーク制御部Ｂ２１を
制御して、得られた射影型距離画像計測データを、画像
処理系２０に送り、ステップＳ２０３からの処理の起動
をかける。画像処理系２０では、入力した射影型距離画
像計測データを、記憶装置Ｂ３のｄ１の位置へ格納し
て、画像処理系２０では、ステップＳ２０３からの処理
を開始する。一方、画像計測系２１では、ステップＳ２
０４からの処理を実行する。
【００１８】ステップＳ２０３では、記憶装置Ｂ３のｄ
１の位置に格納された射影型距離画像データから、２つ
の平面領域を切り出す。この処理は、計測対象が計測装
置に向かって凸に連なった２平面からなっている前知識
を利用して、計測値から最も手前にあるラインを見つ
け、そのラインにより画像を２つに切り分け、切り分け
られたそれぞれの領域の周辺エッジ部分を削除すること
によって行なうことができる。これは、周辺エッジ部分
のデータが一般的に不安定になるためである。
１の位置に格納された射影型距離画像データから、２つ
の平面領域を切り出す。この処理は、計測対象が計測装
置に向かって凸に連なった２平面からなっている前知識
を利用して、計測値から最も手前にあるラインを見つ
け、そのラインにより画像を２つに切り分け、切り分け
られたそれぞれの領域の周辺エッジ部分を削除すること
によって行なうことができる。これは、周辺エッジ部分
のデータが一般的に不安定になるためである。
【００１９】ステップＳ２０７では、得られた左側平面
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、式（１）の平面の式に、各データを当て
はめることによって、各係数a,b,c,dの推定値を求め
る。
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、式（１）の平面の式に、各データを当て
はめることによって、各係数a,b,c,dの推定値を求め
る。
【００２０】 ax + by + cz + d = 0 ・・・式（１） これにより得られた１回目の計測画像の左側平面領域の
平面式を以下、平面式（１．１Ｌ）と呼ぶことにする。
平面式を以下、平面式（１．１Ｌ）と呼ぶことにする。
【００２１】ステップＳ２０８では、得られた右側平面
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、ステップＳ２０７と同様に、式（１）の
平面の式に、各データを当てはめることによって、各係
数a,b,c,dの推定値を求める。これにより得られた１回
目の計測画像の右側平面領域の平面式を以下、平面式
（１．１Ｒ）と呼ぶことにする。
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、ステップＳ２０７と同様に、式（１）の
平面の式に、各データを当てはめることによって、各係
数a,b,c,dの推定値を求める。これにより得られた１回
目の計測画像の右側平面領域の平面式を以下、平面式
（１．１Ｒ）と呼ぶことにする。
【００２２】ステップＳ２２０では、画像計測系から２
回目の計測データの入力を待つ。２回目の計測データの
入力があると、そのデータを記憶装置Ｂのｄ１の位置に
格納する。そして、ステップＳ２０６へすすむ。
回目の計測データの入力を待つ。２回目の計測データの
入力があると、そのデータを記憶装置Ｂのｄ１の位置に
格納する。そして、ステップＳ２０６へすすむ。
【００２３】ステップＳ２０６、Ｓ２０９、Ｓ２１０の
各ステップは、それぞれステップＳ２０３、Ｓ２０７、
Ｓ２０８の各ステップの処理と、基本的に同じである。
違いは、一回目に入力した画像データを処理するか２回
目に入力した画像データを処理するかの違いだけであ
る。
各ステップは、それぞれステップＳ２０３、Ｓ２０７、
Ｓ２０８の各ステップの処理と、基本的に同じである。
違いは、一回目に入力した画像データを処理するか２回
目に入力した画像データを処理するかの違いだけであ
る。
【００２４】ステップＳ２０６では、記憶装置Ｂ３のｄ
１の位置に格納された２回目に入力した射影型距離画像
データから、２つの平面領域を切り出す。
１の位置に格納された２回目に入力した射影型距離画像
データから、２つの平面領域を切り出す。
【００２５】ステップＳ２０９では、得られた左側平面
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、式（１）の平面の式に、各データを当て
はめることによって、各係数a,b,c,dの推定値を求め
る。
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、式（１）の平面の式に、各データを当て
はめることによって、各係数a,b,c,dの推定値を求め
る。
【００２６】 ax + by + cz + d = 0 ・・・式（１） これにより得られた１回目の計測画像の左側平面領域の
平面式を以下、平面式（１．２Ｌ）と呼ぶことにする。
平面式を以下、平面式（１．２Ｌ）と呼ぶことにする。
【００２７】ステップＳ２１０では、得られた右側平面
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、ステップＳ２０９と同様に、式（１）の
平面の式に、各データを当てはめることによって、各係
数a,b,c,dの推定値を求める。これにより得られた１回
目の計測画像の右側平面領域の平面式を以下、平面式
（１．２Ｒ）と呼ぶことにする。
領域の各画素の表面位置情報を用いて、平面近似計算を
行う。これは、ステップＳ２０９と同様に、式（１）の
平面の式に、各データを当てはめることによって、各係
数a,b,c,dの推定値を求める。これにより得られた１回
目の計測画像の右側平面領域の平面式を以下、平面式
（１．２Ｒ）と呼ぶことにする。
【００２８】ステップＳ２１１では、平面式（１．１
Ｌ）と平面式（１．２Ｌ）の交線を通り、平面式（１．
１Ｌ）と平面式（１．２Ｌ）を角度２等分する平面を求
める。これを平面式（１．３）とする。
Ｌ）と平面式（１．２Ｌ）の交線を通り、平面式（１．
１Ｌ）と平面式（１．２Ｌ）を角度２等分する平面を求
める。これを平面式（１．３）とする。
【００２９】ステップＳ２１２では、平面式（１．１
Ｒ）と平面式（１．２Ｒ）の交線を通り、平面式（１．
１Ｒ）と平面式（１．２Ｒ）を角度２等分する平面を求
める。これを平面式（１．４）とする。
Ｒ）と平面式（１．２Ｒ）の交線を通り、平面式（１．
１Ｒ）と平面式（１．２Ｒ）を角度２等分する平面を求
める。これを平面式（１．４）とする。
【００３０】ステップＳ２１３では、平面式（１．３）
と平面式（１．４）の交線を計算する。これにより得ら
れた交線の直線式： (X - Px)/Vx = (Y - Py)/Vy = (Z - Pz)/Vz ・・・式（２） が、回転台の回転軸の直線の方程式となる。
と平面式（１．４）の交線を計算する。これにより得ら
れた交線の直線式： (X - Px)/Vx = (Y - Py)/Vy = (Z - Pz)/Vz ・・・式（２） が、回転台の回転軸の直線の方程式となる。
【００３１】以上のステップを表現する模式図を図７に
示す。
示す。
【００３２】次に、求められた回転軸をもつ回転台９
で、物体などの対象を回転させ、全周方向からの形状情
報を獲得する処理フローを図４を用いて説明する。尚、
ステップＳ３０３、Ｓ３０７の処理は画像処理系２０で
の処理であり、他のステップは画像計測系２１での処理
である。
で、物体などの対象を回転させ、全周方向からの形状情
報を獲得する処理フローを図４を用いて説明する。尚、
ステップＳ３０３、Ｓ３０７の処理は画像処理系２０で
の処理であり、他のステップは画像計測系２１での処理
である。
【００３３】ステップＳ３０１では、物体などの計測対
象を回転台に載せる。そのときの回転角を０とする。
象を回転台に載せる。そのときの回転角を０とする。
【００３４】ステップＳ３０２では、距離画像計測装置
１０を用いて、１ライン分の距離画像計測を行う。レー
ザ光のポリゴンミラーによる走査を基にした距離画像計
測装置の場合、１回ポリゴンミラーを振ることで実現で
きる。計測された距離データは、ネットワーク制御部Ａ
２１を介して、画像処理系２０に転送され、記憶装置Ｂ
３のｄ３の位置に格納される。
１０を用いて、１ライン分の距離画像計測を行う。レー
ザ光のポリゴンミラーによる走査を基にした距離画像計
測装置の場合、１回ポリゴンミラーを振ることで実現で
きる。計測された距離データは、ネットワーク制御部Ａ
２１を介して、画像処理系２０に転送され、記憶装置Ｂ
３のｄ３の位置に格納される。
【００３５】ここで、図５を用いて、全周型距離画像を
計測する概念を説明する。図５の（ａ）は、回転台９に
置かれた物体４２の輪郭を示している。そして、回転軸
４１を中心として、物体４２を回転させながら距離計測
を行う。各回転角度ごとにＺ軸方向の１ライン分の距離
データを計測し、結果は、図５の（ｂ）の２次元データ
テーブル４２に設定される。２次元データテーブル４２
の距離画像データは記憶装置Ｂ３のｄ３の位置に格納さ
れる。２次元データテーブル４２の横軸は、回転台９の
回転角度であり、縦軸は、回転軸、即ちＺ軸方向の距離
を示す。この２次元データテーブル４２の各マトリクス
位置に、物体４２の１点に対応する距離データが格納さ
れる。
計測する概念を説明する。図５の（ａ）は、回転台９に
置かれた物体４２の輪郭を示している。そして、回転軸
４１を中心として、物体４２を回転させながら距離計測
を行う。各回転角度ごとにＺ軸方向の１ライン分の距離
データを計測し、結果は、図５の（ｂ）の２次元データ
テーブル４２に設定される。２次元データテーブル４２
の距離画像データは記憶装置Ｂ３のｄ３の位置に格納さ
れる。２次元データテーブル４２の横軸は、回転台９の
回転角度であり、縦軸は、回転軸、即ちＺ軸方向の距離
を示す。この２次元データテーブル４２の各マトリクス
位置に、物体４２の１点に対応する距離データが格納さ
れる。
【００３６】次に、図４に示す処理フローに戻って、説
明を続ける。
明を続ける。
【００３７】ステップＳ３０３では、得られた各計測点
の幾何変換を行う。得られた各計測点の距離データは、
対象を回転台にて回転させた位置での計測結果であり、
実空間での座標を得るには、計測点を回転前の位置に戻
す回転幾何変換を施せばよい。この処理により、本来の
対象表面位置を得ることができる。この回転幾何変換
は、見かけの計測点位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、回転角の総
量を−θ、本来の対象表面位置を（ｘ′，ｙ′，ｚ′）
とすると、式（２）の回転軸に対し、次式での変換とな
る。
の幾何変換を行う。得られた各計測点の距離データは、
対象を回転台にて回転させた位置での計測結果であり、
実空間での座標を得るには、計測点を回転前の位置に戻
す回転幾何変換を施せばよい。この処理により、本来の
対象表面位置を得ることができる。この回転幾何変換
は、見かけの計測点位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、回転角の総
量を−θ、本来の対象表面位置を（ｘ′，ｙ′，ｚ′）
とすると、式（２）の回転軸に対し、次式での変換とな
る。
【００３８】
【数３】 尚、最初の第１回目の１ライン計測時での、回転台９の
回転角は０であるので、このときの１ライン上の計測点
は、物体の表面上の位置をそのまま計測したこととな
る。
回転角は０であるので、このときの１ライン上の計測点
は、物体の表面上の位置をそのまま計測したこととな
る。
【００３９】ステップＳ３０７では、ステップＳ３０３
で得られた１ラインごとの点位置データを画像処理系２
０の記憶装置Ｂ３のｄ３の位置に格納する。
で得られた１ラインごとの点位置データを画像処理系２
０の記憶装置Ｂ３のｄ３の位置に格納する。
【００４０】ステップＳ３０４では、回転台を微小角度
回転させる。
回転させる。
【００４１】ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４
で、微小回転させた回転角の総和を累積計算する。
で、微小回転させた回転角の総和を累積計算する。
【００４２】ステップＳ３０６では、微小回転の総和が
１回転分に達したかどうかチェックする。そして、まだ
１回転分に達していなければ、ステップＳ３０２に戻
り、測定処理を繰り返す。１回転分に達すれば、計測処
理を終了する。
１回転分に達したかどうかチェックする。そして、まだ
１回転分に達していなければ、ステップＳ３０２に戻
り、測定処理を繰り返す。１回転分に達すれば、計測処
理を終了する。
【００４３】以上説明した手順に従えば、対象の全周方
向からの距離画像計測を行なうことができる。
向からの距離画像計測を行なうことができる。
【００４４】図６は、ウインドウシステム４に、得られ
た物体の距離画像の輝度変調表示を行った結果を示す図
である。
た物体の距離画像の輝度変調表示を行った結果を示す図
である。
【００４５】本実施例は、基本的に、射影型距離画像計
測装置と、それと独立に回転角制御可能な回転台を用意
して、全周型距離画像を獲得する例を説明したが、射影
型距離画像計測装置として、スリット光投影法やパター
ン光投影法のような面受光素子を利用した距離画像計測
装置（以下、計測装置２と呼ぶ）を利用してもよい。計
測装置２を、本実施例で用いるには、図２のステップＳ
３０２での１ライン上の点の計測を行なうステップを、
計測装置２で獲得された１ラインデータに置き換えれば
よい。
測装置と、それと独立に回転角制御可能な回転台を用意
して、全周型距離画像を獲得する例を説明したが、射影
型距離画像計測装置として、スリット光投影法やパター
ン光投影法のような面受光素子を利用した距離画像計測
装置（以下、計測装置２と呼ぶ）を利用してもよい。計
測装置２を、本実施例で用いるには、図２のステップＳ
３０２での１ライン上の点の計測を行なうステップを、
計測装置２で獲得された１ラインデータに置き換えれば
よい。
【００４６】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
【００４７】以上説明したように、本実施例によれば以
下のような効果が得られる。即ち、対象物体の全周方向
の形状データである全周型距離画像を、計測対象にくら
べて非常に大きな計測装置や、計測装置自体が回転する
大がかりな装置を用いることなしに、全周囲型距離画像
データを容易にかつ安価に生成することができる。
下のような効果が得られる。即ち、対象物体の全周方向
の形状データである全周型距離画像を、計測対象にくら
べて非常に大きな計測装置や、計測装置自体が回転する
大がかりな装置を用いることなしに、全周囲型距離画像
データを容易にかつ安価に生成することができる。
【００４８】また、対象物体を設定して、回転させる回
転軸の位置を、自動的に計測して、全周囲型距離画像デ
ータを獲得できるので、計測を容易に行うことができ
る。
転軸の位置を、自動的に計測して、全周囲型距離画像デ
ータを獲得できるので、計測を容易に行うことができ
る。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
象物体の設定位置を自由にすることができ、かつ安価に
全周囲型距離画像計測を行うことができる。
象物体の設定位置を自由にすることができ、かつ安価に
全周囲型距離画像計測を行うことができる。
【００５０】
【図１】本実施例の全周型距離画像計測装置の基本構成
を表すブロック図である。
を表すブロック図である。
【図２】本実施例の全周型距離画像獲得方法の処理のう
ち、回転台の回転軸を校正するの処理のフローを説明す
る図である。
ち、回転台の回転軸を校正するの処理のフローを説明す
る図である。
【図３】本実施例の全周型距離画像獲得方法の処理のう
ち、回転台の回転軸を校正するの処理のフローを説明す
る図である。
ち、回転台の回転軸を校正するの処理のフローを説明す
る図である。
【図４】本実施例の全周型距離画像獲得方法の処理のう
ち、物体の実座標を求める処理のフローを説明する図で
ある。
ち、物体の実座標を求める処理のフローを説明する図で
ある。
【図５】全周型距離画像処理の概念図である。
【図６】本実施例により獲得された全周型距離画像の例
である。
である。
【図７】回転台の回転軸の方程式を求める処理を説明す
る概念図である。
る概念図である。
１ ＣＰＵ ２ 記憶装置Ａ ３ 記憶装置Ｂ ４ ウィンドウシステム ５ キーボード ６ マウス ７ ＣＰＵＢ ８ 記憶装置Ｃ ９ 回転台 １０ 距離画像計測装置 １１ バスＡ １２ バスＢ １３ ネットワーク回線 ｐ１ データ受け取りプログラム ｐ２ 回転軸校正プログラム ｐ３ 回転幾何変換プログラム ｐ４ 距離画像計測装置制御プログラム ｐ５ ターンテーブル制御プログラム ｐ６ 転送プログラム ｄ１ 射影型距離画像 ｄ２ 計測点位置データ ｄ３ 全周型距離画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/60
Claims (10)
- 【請求項１】 全周型距離画像獲得する方法であって、 校正用物体を、回転軸を中心として異なる複数の回転角
度に配置して、前記各回転角度ごとに前記校正用物体の
奥行きの計測をして、校正用奥行きデータを生成する校
正用奥行きデータ生成工程と、 前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる前記回転軸の位置データを計算する回転軸計算工程
と、 計測対象を前記回転軸を中心として所定の回転角度づつ
回転させる回転工程と、 前記所定の回転角度ごとに、前記計測対象の奥行きを計
測して、奥行きデータを生成する奥行きデータ生成工程
と、 前記奥行きデータと前記回転軸の位置データを用いて、
前記計測対象の実空間での座標を計算する実座標計算工
程と、を備えることを特徴とする全周型距離画像獲得方
法。 - 【請求項２】 前記校正用物体は、隣接する少なくとも
２平面をもつ凸状物体であることを特徴とする請求項１
に記載の全周型距離画像獲得方法。 - 【請求項３】 前記校正用奥行きデータ生成工程は、 校正用物体を第１の回転角度に配置して、前記校正用物
体の奥行きの計測をして第１の奥行きデータを生成し、 前記校正用物体を前記第１の回転角度と異なる第２の回
転角度に配置して、前記校正用物体の奥行きを計測をし
て、第２の奥行きデータを生成することを特徴とする請
求項１に記載の全周型距離画像獲得方法。 - 【請求項４】 前記回転軸計算工程は、 前記第１の奥行きデータから、隣接する２つの平面のセ
グメンテーションを行い、 前記セグメンテーションで得られた２つの平面領域の各
々に対応する平面の方程式を同定し、 前記第２の奥行きデータから、隣接する２つの平面のセ
グメンテーションを行い、 前記セグメンテーションで得られた２つの平面領域の各
々に対応する平面の方程式を同定し、 前記第１の奥行きデータからのセグメンテーションで得
られた左側平面と、前記第２の奥行きデータからのセグ
メンテーションで得られた左側平面との２つの平面の交
線をとおり、前記２つの平面間の角度を２等分する第１
の平面の方程式を計算し、 前記第１の奥行きデータからのセグメンテーションで得
られた右側平面と、前記第２の奥行きデータからのセグ
メンテーションで得られた右側平面の２つの平面の方程
式から、前記２つの平面の交線をとおり、前記２つの平
面間の角度を２等分する第２の平面の方程式を計算し、 前記第１の平面の方程式と前記第２の平面の方程式か
ら、回転軸の位置データを計算することを特徴とする請
求項３に記載の全周型距離画像獲得方法。 - 【請求項５】 前記実座標計算工程は、 前記回転軸の位置データを用いて、前記回転軸を中心と
した逆回転幾何変換を行うことで、前記奥行きデータの
実空間での座標を求めることを特徴とする請求項１に記
載の全周型距離画像獲得方法。 - 【請求項６】 全周型距離画像獲得する装置であって、 校正用物体を、回転軸を中心として異なる複数の回転角
度に配置して、前記各回転角度ごとに前記校正用物体の
奥行きの計測をして、校正用奥行きデータを生成する校
正用奥行きデータ生成手段と、 前記校正用奥行きデータから、前記校正用物体を回転さ
せる前記回転軸の位置データを計算する回転軸計算手段
と、 計測対象を前記回転軸を中心として所定の回転角度づつ
回転させる回転手段と、 前記所定の回転角度ごとに、前記計測対象の奥行きを計
測して、奥行きデータを生成する奥行きデータ生成手段
と、 前記奥行きデータと前記回転軸の位置データを用いて、
前記計測対象の実空間での座標を計算する実座標計算手
段と、を備えることを特徴とする全周型距離画像獲得装
置。 - 【請求項７】 前記校正用物体は、隣接する少なくとも
２平面をもつ凸状物体であることを特徴とする請求項６
に記載の全周型距離画像獲得装置。 - 【請求項８】 前記校正用奥行きデータ生成手段は、 校正用物体を第１の回転角度に配置して、前記校正用物
体の奥行きの計測をして第１の奥行きデータを生成し、 前記校正用物体を前記第１の回転角度と異なる第２の回
転角度に配置して、前記校正用物体の奥行きを計測をし
て、第２の奥行きデータを生成することを特徴とする請
求項６に記載の全周型距離画像獲得装置。 - 【請求項９】 前記回転軸計算手段は、 前記第１の奥行きデータから、隣接する２つの平面のセ
グメンテーションを行い、 前記セグメンテーションで得られた２つの平面領域の各
々に対応する平面の方程式を同定し、 前記第２の奥行きデータから、隣接する２つの平面のセ
グメンテーションを行い、 前記セグメンテーションで得られた２つの平面領域の各
々に対応する平面の方程式を同定し、 前記第１の奥行きデータからのセグメンテーションで得
られた左側平面と、前記第２の奥行きデータからのセグ
メンテーションで得られた左側平面との２つの平面の交
線をとおり、前記２つの平面間の角度を２等分する第１
の平面の方程式を計算し、 前記第１の奥行きデータからのセグメンテーションで得
られた右側平面と、前記第２の奥行きデータからのセグ
メンテーションで得られた右側平面の２つの平面の方程
式から、前記２つの平面の交線をとおり、前記２つの平
面間の角度を２等分する第２の平面の方程式を計算し、 前記第１の平面の方程式と前記第２の平面の方程式か
ら、回転軸の位置データを計算することを特徴とする請
求項３に記載の全周型距離画像獲得装置。 - 【請求項１０】 前記実座標計算手段は、 前記回転軸の位置データを用いて、前記回転軸を中心と
した逆回転幾何変換を行うことで、前記奥行きデータの
実空間での座標を求めることを特徴とする請求項６に記
載の全周型距離画像獲得装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288965A JPH07139920A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 全周型距離画像獲得方法とその装置 |
| EP94306489A EP0641993B1 (en) | 1993-09-03 | 1994-09-02 | Shape measuring apparatus |
| DE69419291T DE69419291T2 (de) | 1993-09-03 | 1994-09-02 | Formmessapparat |
| US08/300,997 US5748865A (en) | 1993-09-03 | 1994-09-06 | Range image shape measurement using hierarchical ordering of multiresolution mesh data from delaunay triangulation |
| US08/778,572 US5862252A (en) | 1993-09-03 | 1997-01-03 | Shape measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288965A JPH07139920A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 全周型距離画像獲得方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139920A true JPH07139920A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17737096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5288965A Withdrawn JPH07139920A (ja) | 1993-09-03 | 1993-11-18 | 全周型距離画像獲得方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07139920A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103148802A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-06-12 | 吉林大学 | 顶置式营运汽车尺寸双目全景视觉检测系统 |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP5288965A patent/JPH07139920A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103148802A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-06-12 | 吉林大学 | 顶置式营运汽车尺寸双目全景视觉检测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |