JPH09145325A - 距離推定方法および物体の凹凸形状測定方法 - Google Patents
距離推定方法および物体の凹凸形状測定方法Info
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- JPH09145325A JPH09145325A JP7310976A JP31097695A JPH09145325A JP H09145325 A JPH09145325 A JP H09145325A JP 7310976 A JP7310976 A JP 7310976A JP 31097695 A JP31097695 A JP 31097695A JP H09145325 A JPH09145325 A JP H09145325A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カメラ１１から物体における被測定点Ｐまで
の距離（垂直距離）を、１台のカメラから得られる画像
に基づいて推定する方法を提供する。 【解決手段】 画角αが既知の１台のカメラ11をその光
軸Ｌが基準面13a に対し垂直となるようにかつ基準面13
a までの距離Ｒが分かるように配置する。カメラ11の前
方に物体Ａを位置させ、該物体を基準面13a に平行にか
つカメラ11の撮像範囲15内で所定距離ｒだけ移動させる
と共に、移動前後の物体をカメラ11により撮像する。こ
の撮像で得た各画像における被測定点Ｐに対応する点
P1、P2の位置から、画像上に反映されている前記物体の
移動距離ａ＋ｂを求める。そして画像の大きさｖ、前記
ａ＋ｂ、カメラ11から基準面13a までの距離Ｒ、基準面
13a までの距離と画角αとで決まる基準撮像範囲Ｄ、お
よび物体の移動距離ｒに基づいて、カメラ11から物体の
被測定点Ｐまでの距離を推定する．
の距離（垂直距離）を、１台のカメラから得られる画像
に基づいて推定する方法を提供する。 【解決手段】 画角αが既知の１台のカメラ11をその光
軸Ｌが基準面13a に対し垂直となるようにかつ基準面13
a までの距離Ｒが分かるように配置する。カメラ11の前
方に物体Ａを位置させ、該物体を基準面13a に平行にか
つカメラ11の撮像範囲15内で所定距離ｒだけ移動させる
と共に、移動前後の物体をカメラ11により撮像する。こ
の撮像で得た各画像における被測定点Ｐに対応する点
P1、P2の位置から、画像上に反映されている前記物体の
移動距離ａ＋ｂを求める。そして画像の大きさｖ、前記
ａ＋ｂ、カメラ11から基準面13a までの距離Ｒ、基準面
13a までの距離と画角αとで決まる基準撮像範囲Ｄ、お
よび物体の移動距離ｒに基づいて、カメラ11から物体の
被測定点Ｐまでの距離を推定する．
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はカメラを用いて物
体までの距離を推定する方法と、この方法を利用して物
体の凹凸形状を測定する方法とに関するものである。
体までの距離を推定する方法と、この方法を利用して物
体の凹凸形状を測定する方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば文献「先端画像テクノロジー」
（株）オプトロニクス社（平成５年２月２０日）pp.70-
73（特に第71頁左欄）には、被測定点までの距離の推定
方法の一例が示されている。それは図４に示したよう
に、等価な２台のカメラ１，２を光軸Ｌ１，Ｌ２が平行
になるようにかつ所定距離ｒだけ離して配置し（図４
（ａ））、そして各カメラ１，２により被測定点Ｐを含
む画像３，４をそれぞれ得（図４（ｂ），（ｃ））、こ
れら各画像と三角測量の原理とに基づいて被測定点Ｐま
での距離Ｒを推定するという方法である。これについて
いま少し具体的に説明する。なお図４において、αはカ
メラの画角、θA 、θB は各カメラと被測定点Ｐとを結
ぶ線分が光軸Ｌに対しそれぞれなす角度、θ1 〜θ3 各
々は三角形の内角、ＰA 、ＰB は各画像上での被測定点
Ｐに対応する点（対応点）、ａ，ｂは各画像における対
応点の位置、ｖは画像の大きさである。ここでａ，ｂは
ＣＣＤの画素位置、ｖは水平方向画素数として求まる。
（株）オプトロニクス社（平成５年２月２０日）pp.70-
73（特に第71頁左欄）には、被測定点までの距離の推定
方法の一例が示されている。それは図４に示したよう
に、等価な２台のカメラ１，２を光軸Ｌ１，Ｌ２が平行
になるようにかつ所定距離ｒだけ離して配置し（図４
（ａ））、そして各カメラ１，２により被測定点Ｐを含
む画像３，４をそれぞれ得（図４（ｂ），（ｃ））、こ
れら各画像と三角測量の原理とに基づいて被測定点Ｐま
での距離Ｒを推定するという方法である。これについて
いま少し具体的に説明する。なお図４において、αはカ
メラの画角、θA 、θB は各カメラと被測定点Ｐとを結
ぶ線分が光軸Ｌに対しそれぞれなす角度、θ1 〜θ3 各
々は三角形の内角、ＰA 、ＰB は各画像上での被測定点
Ｐに対応する点（対応点）、ａ，ｂは各画像における対
応点の位置、ｖは画像の大きさである。ここでａ，ｂは
ＣＣＤの画素位置、ｖは水平方向画素数として求まる。
【０００３】三角測量では正弦定理を適用して、距離Ｒ
はＲ＝ｒ×ｓｉｎθ1 ×ｓｉｎθ2／ｓｉｎθ3 で求ま
る。これを展開すると、Ｒ＝ｒ／（１／（１／ｔａｎθ
1 ＋１／ｔａｎθ2 ）と表せる。また、θ1 ＝π／２−
θA 、θ2 ＝π／２−θB であるから、Ｒ＝ｒ／（１／
（１／ｔａｎ（π／２−θA ）＋１／ｔａｎ（π／２−
θB ））・・と表せる。またここで、θA ，θB は、
θA ＝ｔａｎ-1（ｔａｎα×ａ／ｖ）、θB ＝ｔａｎ-1
（ｔａｎα×ｂ／ｖ）でそれぞれ求まるので、式より
被測定点までの距離Ｒが推定できた。
はＲ＝ｒ×ｓｉｎθ1 ×ｓｉｎθ2／ｓｉｎθ3 で求ま
る。これを展開すると、Ｒ＝ｒ／（１／（１／ｔａｎθ
1 ＋１／ｔａｎθ2 ）と表せる。また、θ1 ＝π／２−
θA 、θ2 ＝π／２−θB であるから、Ｒ＝ｒ／（１／
（１／ｔａｎ（π／２−θA ）＋１／ｔａｎ（π／２−
θB ））・・と表せる。またここで、θA ，θB は、
θA ＝ｔａｎ-1（ｔａｎα×ａ／ｖ）、θB ＝ｔａｎ-1
（ｔａｎα×ｂ／ｖ）でそれぞれ求まるので、式より
被測定点までの距離Ｒが推定できた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の距
離推定方法では例えば以下の(1) 〜(8) のような問題が
あった。
離推定方法では例えば以下の(1) 〜(8) のような問題が
あった。
【０００５】(1) 等価な（特性が同じ）カメラを２台揃
えることは実際に困難である。すなわち従来方法で所望
の距離推定を行なうには、例えば、明るさ、ピント、
色、倍率、縦横比、歪などの各特性が同じであるカメラ
を２台揃える必要があると考えられるが、これは実際困
難である。その対策として、特性が異なるカメラを２台
用いることとしかつこの特性の違いを補正することも考
えられるが、それも容易ではない。
えることは実際に困難である。すなわち従来方法で所望
の距離推定を行なうには、例えば、明るさ、ピント、
色、倍率、縦横比、歪などの各特性が同じであるカメラ
を２台揃える必要があると考えられるが、これは実際困
難である。その対策として、特性が異なるカメラを２台
用いることとしかつこの特性の違いを補正することも考
えられるが、それも容易ではない。
【０００６】(2) 並べるカメラ２台は、光軸が平行とな
るようにかつその水平方向および垂直方向における位置
精度が所定精度になるよう設定する必要がある。その設
定は容易でない。
るようにかつその水平方向および垂直方向における位置
精度が所定精度になるよう設定する必要がある。その設
定は容易でない。
【０００７】(3) カメラを距離ｒ離して２台並べる必要
があるので、その分、測定装置が大型になってしまう。
があるので、その分、測定装置が大型になってしまう。
【０００８】(4) カメラを２台用いる分、測定装置が高
価になる。
価になる。
【０００９】(5) ２台のカメラを置くそれぞれの環境を
同じにする必要がある。例えば、照明条件やカメラの周
囲の物体の影などを考慮する必要がある。
同じにする必要がある。例えば、照明条件やカメラの周
囲の物体の影などを考慮する必要がある。
【００１０】(6) 距離測定の精度を上げるためには、各
カメラの画角、カメラ間距離、各カメラで得る画像の重
なり具合などを最適化する必要がある。
カメラの画角、カメラ間距離、各カメラで得る画像の重
なり具合などを最適化する必要がある。
【００１１】(7) ２台のカメラから得られる画像はそれ
ぞれ背景が異なるものとなるので背景と測定対象物体の
見分けがつけずらい。すなわち、それぞれの画像から対
応点（画像中での物体の被測定点に対応する点）を抽出
しずらい。
ぞれ背景が異なるものとなるので背景と測定対象物体の
見分けがつけずらい。すなわち、それぞれの画像から対
応点（画像中での物体の被測定点に対応する点）を抽出
しずらい。
【００１２】(8) カメラＡおよびカメラＢそれぞれから
得た画像中に複数の物体が存在している場合、一方の画
像中のある物体に関する対応点が他方の画像中のどこに
あるかを見つけることが難しい。すなわち対応点を見つ
けるのが難しい。特に、画像中に同じ形状の物体が複数
存在する場合はそれが顕著である。そのため、１画像中
には１個の物体が存在するように撮像することが好まし
いことになってしまう。
得た画像中に複数の物体が存在している場合、一方の画
像中のある物体に関する対応点が他方の画像中のどこに
あるかを見つけることが難しい。すなわち対応点を見つ
けるのが難しい。特に、画像中に同じ形状の物体が複数
存在する場合はそれが顕著である。そのため、１画像中
には１個の物体が存在するように撮像することが好まし
いことになってしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明によれ
ば、カメラから物体における被測定点までの距離を推定
するに当たり、画角が既知の１台のカメラをその光軸が
基準面に対し垂直となるようにかつ該基準面までの距離
が分かるように配置する。そして、この配置したカメラ
の前方に物体を位置させ、物体およびカメラの一方また
は双方を、基準面に平行にかつカメラの撮像範囲内に物
体が納まる範囲で移動させると共に、移動前後の物体を
カメラにより撮像する。また、移動前後での前記撮像で
得た各画像における前記被測定点に対応する点（対応
点）の位置から、画像上に反映されている物体の移動距
離を求める。そして、前記画像の大きさ、画像上に反映
されている前記物体の移動距離、前記カメラから前記基
準面までの距離、該基準面までの距離と前記画角とで決
まる基準撮像範囲、および物体の実際の移動距離に基づ
いて、前記カメラから前記物体の被測定点までの距離を
推定する。
ば、カメラから物体における被測定点までの距離を推定
するに当たり、画角が既知の１台のカメラをその光軸が
基準面に対し垂直となるようにかつ該基準面までの距離
が分かるように配置する。そして、この配置したカメラ
の前方に物体を位置させ、物体およびカメラの一方また
は双方を、基準面に平行にかつカメラの撮像範囲内に物
体が納まる範囲で移動させると共に、移動前後の物体を
カメラにより撮像する。また、移動前後での前記撮像で
得た各画像における前記被測定点に対応する点（対応
点）の位置から、画像上に反映されている物体の移動距
離を求める。そして、前記画像の大きさ、画像上に反映
されている前記物体の移動距離、前記カメラから前記基
準面までの距離、該基準面までの距離と前記画角とで決
まる基準撮像範囲、および物体の実際の移動距離に基づ
いて、前記カメラから前記物体の被測定点までの距離を
推定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。しかしながら説明に用い
る各図は、この発明を理解出来る程度に概略的に示して
あるにすぎない。また、各図において同様な構成成分に
ついては同一の番号若しくは記号を付して示しその重複
する説明を省略することもある。
実施の形態について説明する。しかしながら説明に用い
る各図は、この発明を理解出来る程度に概略的に示して
あるにすぎない。また、各図において同様な構成成分に
ついては同一の番号若しくは記号を付して示しその重複
する説明を省略することもある。
【００１５】この実施の形態では、測定対象の物体が所
定速度の搬送手段としてのベルトコンベヤにより移動さ
れる例を説明する。図１〜図３はその説明に供する図で
ある。ここで図１は、カメラ１１と、物体Ｘ、Ａ〜Ｄ・
・・と、ベルトコンベヤ１３との位置関係を示した図、
図２は時間経過に伴いカメラにそれぞれ撮像される物体
の様子を示した図、図３はこの発明による距離推定原理
の説明図である。なお、図１および図３において１５は
撮像範囲をそれぞれ示す。なお、ここでいう撮像範囲１
５とは、画角αにより規定される空間的な撮像範囲であ
り、後に述べる基準撮像範囲（基準面１３ａの位置での
撮像範囲）をも含む概念である。
定速度の搬送手段としてのベルトコンベヤにより移動さ
れる例を説明する。図１〜図３はその説明に供する図で
ある。ここで図１は、カメラ１１と、物体Ｘ、Ａ〜Ｄ・
・・と、ベルトコンベヤ１３との位置関係を示した図、
図２は時間経過に伴いカメラにそれぞれ撮像される物体
の様子を示した図、図３はこの発明による距離推定原理
の説明図である。なお、図１および図３において１５は
撮像範囲をそれぞれ示す。なお、ここでいう撮像範囲１
５とは、画角αにより規定される空間的な撮像範囲であ
り、後に述べる基準撮像範囲（基準面１３ａの位置での
撮像範囲）をも含む概念である。
【００１６】またこの実施の形態では、画角が既知のカ
メラ１１として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を
有し画角がαであるカメラ１１を用いる例を考える。ま
た、この発明でいう基準面１３ａをこの第１の実施の形
態ではベルトコンベヤ１３のベルト面１３ａ（詳細には
上側のベルトの表面１３ａ）とする。ただし、基準面１
３ａは原理的にはどこにとっても良い。しかし、基準面
１３ａを物体よりも背面特に物体の背面に接する面とし
た方が、物体の凹凸寸法の算出が容易であるので（詳細
は後述する）、ここでは基準面１３ａをベルトコンベヤ
１３のベルト面１３ａとしている。このカメラ１１は、
その光軸Ｌが基準面１３ａに対し垂直（実質的に垂直も
含む。）となるようにかつ該基準面１３ａまでの距離が
分かるように基準面１３ａに対し設置してある。ここで
は、カメラ１１と基準面１３ａとの距離がＲとなるよう
な位置にカメラ１１を固定設置してある。また、ベルト
コンベヤ１３のベルトはカメラ１１の光軸Ｌを横切るよ
うに移動する。ベルトの移動方向は図１の左から右向き
（矢印Ｓの方向）としている。またベルトの移動速度は
一定としてある。物体Ｘ，Ａ〜Ｄ・・・はベルトコンベ
ヤ１３のベルト上に載せられており、そして、ベルトの
移動と共に、カメラ１１の下を順次に通過する。なお、
図１では各物体は形状が互いに異なるものとしている
が、形状が同じでももちろん良い。
メラ１１として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を
有し画角がαであるカメラ１１を用いる例を考える。ま
た、この発明でいう基準面１３ａをこの第１の実施の形
態ではベルトコンベヤ１３のベルト面１３ａ（詳細には
上側のベルトの表面１３ａ）とする。ただし、基準面１
３ａは原理的にはどこにとっても良い。しかし、基準面
１３ａを物体よりも背面特に物体の背面に接する面とし
た方が、物体の凹凸寸法の算出が容易であるので（詳細
は後述する）、ここでは基準面１３ａをベルトコンベヤ
１３のベルト面１３ａとしている。このカメラ１１は、
その光軸Ｌが基準面１３ａに対し垂直（実質的に垂直も
含む。）となるようにかつ該基準面１３ａまでの距離が
分かるように基準面１３ａに対し設置してある。ここで
は、カメラ１１と基準面１３ａとの距離がＲとなるよう
な位置にカメラ１１を固定設置してある。また、ベルト
コンベヤ１３のベルトはカメラ１１の光軸Ｌを横切るよ
うに移動する。ベルトの移動方向は図１の左から右向き
（矢印Ｓの方向）としている。またベルトの移動速度は
一定としてある。物体Ｘ，Ａ〜Ｄ・・・はベルトコンベ
ヤ１３のベルト上に載せられており、そして、ベルトの
移動と共に、カメラ１１の下を順次に通過する。なお、
図１では各物体は形状が互いに異なるものとしている
が、形状が同じでももちろん良い。
【００１７】図１を用いて説明したような系において、
この発明では、カメラ１１からこのカメラ下を通過する
物体における距離を推定したい点（これを「被測定点」
という）までの距離を、以下に説明するように推定す
る。
この発明では、カメラ１１からこのカメラ下を通過する
物体における距離を推定したい点（これを「被測定点」
という）までの距離を、以下に説明するように推定す
る。
【００１８】先ず、ある時刻においてカメラ１１により
物体の被測定点にピントを合わせた状態でカメラ前方の
領域を撮像する。また、別のある時刻において同様に撮
像する。これを繰り返す。説明の都合上、各撮像時刻を
第１〜第ｎステップと称することにする。この一連の撮
像処理に当たり、ベルト上の各物体の間隔、ベルトの移
動速度およびカメラによる撮像時刻それぞれを適性にし
ておくと、ある時刻での撮像の際に撮像範囲に含ませた
物体が次回の撮像の際にも撮像範囲内の他の位置に位置
するようになる。従って、第２ステップ以降では、１つ
前のステップでの撮像の際に撮像範囲に含ませた物体が
当該ステップで得た画像中で別の位置に撮像されるよう
になる。この様子を図２に示す。すなわち、第１ステッ
プでは物体Ｘと物体Ａとが一緒に撮像された画像２１が
カメラ１１により得られ、第２ステップでは物体Ａと物
体Ｂとが一緒に撮像された画像２２がカメラ１１により
得られる。以下同様にして、各ステップでは２個の物体
が一緒に撮像された画像２３〜２６が各々得られる。し
かも、第２ステップ以降で得られる画像２２〜２６で
は、その画像中の２つの物体のうちの１つは前回のステ
ップでも撮像された物体になる。これら画像は位置情報
が再現出来る状態で例えば記憶手段に格納するのが良
い。
物体の被測定点にピントを合わせた状態でカメラ前方の
領域を撮像する。また、別のある時刻において同様に撮
像する。これを繰り返す。説明の都合上、各撮像時刻を
第１〜第ｎステップと称することにする。この一連の撮
像処理に当たり、ベルト上の各物体の間隔、ベルトの移
動速度およびカメラによる撮像時刻それぞれを適性にし
ておくと、ある時刻での撮像の際に撮像範囲に含ませた
物体が次回の撮像の際にも撮像範囲内の他の位置に位置
するようになる。従って、第２ステップ以降では、１つ
前のステップでの撮像の際に撮像範囲に含ませた物体が
当該ステップで得た画像中で別の位置に撮像されるよう
になる。この様子を図２に示す。すなわち、第１ステッ
プでは物体Ｘと物体Ａとが一緒に撮像された画像２１が
カメラ１１により得られ、第２ステップでは物体Ａと物
体Ｂとが一緒に撮像された画像２２がカメラ１１により
得られる。以下同様にして、各ステップでは２個の物体
が一緒に撮像された画像２３〜２６が各々得られる。し
かも、第２ステップ以降で得られる画像２２〜２６で
は、その画像中の２つの物体のうちの１つは前回のステ
ップでも撮像された物体になる。これら画像は位置情報
が再現出来る状態で例えば記憶手段に格納するのが良
い。
【００１９】一方、このように各ステップで得られる画
像を用いて各物体における被測定点までの距離を以下の
ように推定するが、ここでは、カメラ１１から物体Ａに
おける被測定点Ｐまでの距離（ただし、ここでの距離と
はカメラ１１の直下に物体が来たときの距離）を推定す
る例を説明する。そのため、第１ステップで得た画像２
１と第２ステップで得た画像２２とを用い、以下に図３
を参照して説明するような手順をとる。
像を用いて各物体における被測定点までの距離を以下の
ように推定するが、ここでは、カメラ１１から物体Ａに
おける被測定点Ｐまでの距離（ただし、ここでの距離と
はカメラ１１の直下に物体が来たときの距離）を推定す
る例を説明する。そのため、第１ステップで得た画像２
１と第２ステップで得た画像２２とを用い、以下に図３
を参照して説明するような手順をとる。
【００２０】第１ステップと第２ステップとの間に物体
Ａは、ベルトコンベヤ１３の移動速度と第１および第２
のステップ間の時間差との積で決まる距離だけ移動する
ので、第１ステップおよび第２ステップそれぞれの物体
Ａのカメラ１１に対する位置を同一図面上に示すと、例
えば図３（ａ）に示したようになる。第１ステップにお
いて図３（ａ）のＡの位置で撮像された物体Ａは第２ス
テップでは図３（ａ）のＡ’の位置で撮像されるのであ
る。なお、この図３（ａ）の例では、第１および第２ス
テップ間に、物体Ａがカメラ１１の光軸Ｌを横切って移
動した例を示しているが、そうでない場合でもこの発明
は適用出来る。ただし、物体Ａがカメラ１１の光軸Ｌを
横切って移動するようにすると、第１のステップでは撮
像領域の左半分に物体が位置する画像が得られ、第２の
ステップでは右半分に位置する画像が得られるので、例
えば第１、第２ステップそれぞれで得た画像データの半
分ずつを使用したデータ処理ができたり、測定対象物体
が連続している場合の物体の混同防止が容易である等の
利点が得られるので、ここではそうしている。
Ａは、ベルトコンベヤ１３の移動速度と第１および第２
のステップ間の時間差との積で決まる距離だけ移動する
ので、第１ステップおよび第２ステップそれぞれの物体
Ａのカメラ１１に対する位置を同一図面上に示すと、例
えば図３（ａ）に示したようになる。第１ステップにお
いて図３（ａ）のＡの位置で撮像された物体Ａは第２ス
テップでは図３（ａ）のＡ’の位置で撮像されるのであ
る。なお、この図３（ａ）の例では、第１および第２ス
テップ間に、物体Ａがカメラ１１の光軸Ｌを横切って移
動した例を示しているが、そうでない場合でもこの発明
は適用出来る。ただし、物体Ａがカメラ１１の光軸Ｌを
横切って移動するようにすると、第１のステップでは撮
像領域の左半分に物体が位置する画像が得られ、第２の
ステップでは右半分に位置する画像が得られるので、例
えば第１、第２ステップそれぞれで得た画像データの半
分ずつを使用したデータ処理ができたり、測定対象物体
が連続している場合の物体の混同防止が容易である等の
利点が得られるので、ここではそうしている。
【００２１】物体Ａの第１ステップおよび第２ステップ
それぞれでの位置が図３（ａ）に示した様である場合、
カメラの位置Ｏと第１ステップにおける物体Ａの被測定
点Ｐとを結ぶ線分が光軸Ｌとなす角度θ1 は、次式
（１）により表すことができる。さらにカメラの位置Ｏ
と第２ステップにおける物体Ａの被測定点Ｐ’とを結ぶ
線分が光軸Ｌとなす角度θ2 は、次式（２）で表すこと
ができる。ただしＤ１は、カメラの位置Ｏと第１ステッ
プにおける物体Ａの被測定点Ｐとを結ぶ線分を延長した
際にこの線分が基準面１３ａと接する位置から、光軸Ｌ
（カメラの位置Ｏを基準面に投影した位置）までの距離
である。また、Ｄ２は、カメラの位置Ｏと第２ステップ
における物体Ａの被測定点Ｐ’とを結ぶ線分を延長した
際にこの線分が基準面１３ａと接する位置から、光軸Ｌ
（カメラの位置Ｏを基準面に投影した位置）までの距離
である。また、ｒ１はＰ点から光軸Ｌまでの距離、ｒ２
はＰ’点から光軸までの距離である。
それぞれでの位置が図３（ａ）に示した様である場合、
カメラの位置Ｏと第１ステップにおける物体Ａの被測定
点Ｐとを結ぶ線分が光軸Ｌとなす角度θ1 は、次式
（１）により表すことができる。さらにカメラの位置Ｏ
と第２ステップにおける物体Ａの被測定点Ｐ’とを結ぶ
線分が光軸Ｌとなす角度θ2 は、次式（２）で表すこと
ができる。ただしＤ１は、カメラの位置Ｏと第１ステッ
プにおける物体Ａの被測定点Ｐとを結ぶ線分を延長した
際にこの線分が基準面１３ａと接する位置から、光軸Ｌ
（カメラの位置Ｏを基準面に投影した位置）までの距離
である。また、Ｄ２は、カメラの位置Ｏと第２ステップ
における物体Ａの被測定点Ｐ’とを結ぶ線分を延長した
際にこの線分が基準面１３ａと接する位置から、光軸Ｌ
（カメラの位置Ｏを基準面に投影した位置）までの距離
である。また、ｒ１はＰ点から光軸Ｌまでの距離、ｒ２
はＰ’点から光軸までの距離である。
【００２２】 ｔａｎθ1 ＝Ｄ１／Ｒ＝ｒ１／ｈ1 ・・・（１） ｔａｎθ2 ＝Ｄ２／Ｒ＝ｒ２／ｈ1 ・・・（２） 一方、第１ステップおよび第２ステップそれぞれにおい
てカメラ１１により得られた画像２１および画像２２
は、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すようになる。そし
て、画像２１および画像２２それぞれにおける物体Ａの
被測定点Ｐ，Ｐ’に対応する点Ｐ1 、Ｐ2 （以下対応点
Ｐ1 、Ｐ2 ともいう）より、下記の（３）、（４）の関
係が得られる。ただし、ａは画像２１上での対応点Ｐ1
の位置であり、ｂは画像２２上での対応点Ｐ2 の位置で
あり、ｖは画像２１、２２の大きさである。これらａ，
ｂは、この場合、カメラ１１に備わるＣＣＤにおける水
平方向の画素位置であり、ｖはこのＣＣＤの水平方向の
画素数である。なお、この例ではａ，ｂはＣＣＤの中央
画素を起点として考えている。さらに、画像の大きさｖ
はＣＣＤの全画素数の半分として考えている。画像の大
きさｖは基準撮像範囲に対し相対的なものであるので、
基準撮像範囲Ｄも本来の撮像範囲２Ｄの半分で考えれば
問題がないからである。
てカメラ１１により得られた画像２１および画像２２
は、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すようになる。そし
て、画像２１および画像２２それぞれにおける物体Ａの
被測定点Ｐ，Ｐ’に対応する点Ｐ1 、Ｐ2 （以下対応点
Ｐ1 、Ｐ2 ともいう）より、下記の（３）、（４）の関
係が得られる。ただし、ａは画像２１上での対応点Ｐ1
の位置であり、ｂは画像２２上での対応点Ｐ2 の位置で
あり、ｖは画像２１、２２の大きさである。これらａ，
ｂは、この場合、カメラ１１に備わるＣＣＤにおける水
平方向の画素位置であり、ｖはこのＣＣＤの水平方向の
画素数である。なお、この例ではａ，ｂはＣＣＤの中央
画素を起点として考えている。さらに、画像の大きさｖ
はＣＣＤの全画素数の半分として考えている。画像の大
きさｖは基準撮像範囲に対し相対的なものであるので、
基準撮像範囲Ｄも本来の撮像範囲２Ｄの半分で考えれば
問題がないからである。
【００２３】ａ／ｖ＝Ｄ１／Ｄ ・・・（３） ｂ／ｖ＝Ｄ２／Ｄ ・・・（４） そしてこれら（１）〜（４）式より、カメラ１１の位置
Ｏから物体Ａの着目点Ｐまでの距離（ただし、カメラ１
１直下に物体Ａが来た時の距離）ｈ1 は、下記（５）式
のように表すことが出来る。
Ｏから物体Ａの着目点Ｐまでの距離（ただし、カメラ１
１直下に物体Ａが来た時の距離）ｈ1 は、下記（５）式
のように表すことが出来る。
【００２４】 ｈ1 ＝Ｒ×ｒ１×ｖ／（ａ×Ｄ）＝Ｒ×ｒ２×ｖ／（ｂ×Ｄ）・・・（５） この（５）式に示された各パラメータのうちのｒ１およ
びｒ２は物体の移動途中時の移動距離であるので求めず
らいものである。しかし、ｒ１＋ｒ２は物体Ａが第１ス
テップおよび第２ステップ間において移動した距離ｒで
あり、これはベルトコンベヤの速度と第１および第２の
ステップ間の時間との積から求まっているものであるの
で、（５）式中のｒ１を、第１ステップおよび第２ステ
ップ間における物体Ａの移動距離ｒに置き換える。また
この置き換えに対応させて（５）式中の画像側のパラメ
ータａを、画像上に反映されている物体の移動距離すな
わちａ＋ｂに置き換える。すると、（５）式は下記の
（６）式のように表せる。
びｒ２は物体の移動途中時の移動距離であるので求めず
らいものである。しかし、ｒ１＋ｒ２は物体Ａが第１ス
テップおよび第２ステップ間において移動した距離ｒで
あり、これはベルトコンベヤの速度と第１および第２の
ステップ間の時間との積から求まっているものであるの
で、（５）式中のｒ１を、第１ステップおよび第２ステ
ップ間における物体Ａの移動距離ｒに置き換える。また
この置き換えに対応させて（５）式中の画像側のパラメ
ータａを、画像上に反映されている物体の移動距離すな
わちａ＋ｂに置き換える。すると、（５）式は下記の
（６）式のように表せる。
【００２５】 ｈ1 ＝Ｒ×ｒ×ｖ／（Ｄ×（ａ＋ｂ）） ・・・（６） また、この（６）式中のＤは、カメラ１１と基準面１３
ａとの距離Ｒおよびカメラ１１の画角αからＤ＝Ｒ×ｔ
ａｎ（α／２）で与えられる基準撮像範囲である。した
がって、画像の大きさｖ、画像上に反映されている物体
の移動距離（ａ＋ｂ）、カメラ１１から基準面１３ａま
での距離Ｒ、該基準面１３ａまでの距離Ｒと前記画角α
（この場合α／２）とで決まる基準撮像範囲Ｄ、および
物体の移動距離ｒに基づいて、カメラ１１から物体Ａの
被測定点Ｐまでの距離を推定することが出来ることが理
解出来る。
ａとの距離Ｒおよびカメラ１１の画角αからＤ＝Ｒ×ｔ
ａｎ（α／２）で与えられる基準撮像範囲である。した
がって、画像の大きさｖ、画像上に反映されている物体
の移動距離（ａ＋ｂ）、カメラ１１から基準面１３ａま
での距離Ｒ、該基準面１３ａまでの距離Ｒと前記画角α
（この場合α／２）とで決まる基準撮像範囲Ｄ、および
物体の移動距離ｒに基づいて、カメラ１１から物体Ａの
被測定点Ｐまでの距離を推定することが出来ることが理
解出来る。
【００２６】また、この実施の形態では基準面１３ａを
物体Ａの背面に接する面（ベルト面１３ａ）としてある
ので、物体Ａの高さをｈ2 と表したとき、このｈ2 は下
記（７）式で表せる。よって、物体Ａの被測定点の凸具
合も分かる。
物体Ａの背面に接する面（ベルト面１３ａ）としてある
ので、物体Ａの高さをｈ2 と表したとき、このｈ2 は下
記（７）式で表せる。よって、物体Ａの被測定点の凸具
合も分かる。
【００２７】 ｈ2 ＝Ｒ−ｈ1 ＝Ｒ−Ｒ×ｒ×ｖ／（Ｄ×（ａ＋ｂ）） ・・・（７） 物体Ｂ以降についても上述の手順と同様の手順でカメラ
から各物体の着目点までの距離や高さ（凸具合）を求め
ることができる。
から各物体の着目点までの距離や高さ（凸具合）を求め
ることができる。
【００２８】なお、この発明の理解のために、物体の高
さのみが図３に示したｈ2 より低い場合すなわちカメラ
１１から被測定点Ｐまでの距離が上記で考えているｈ1
より遠い場合は、画像２１での対応点Ｐ1 の位置は図３
（ｂ）のａ点よりＣＣＤの中央側になり、画像２２での
対応点Ｐ2 の位置は図３（ｃ）のｂ点よりＣＣＤの中央
側になり、その逆の場合（すなわち距離がｈ1 より近い
場合）は画像上の対応点Ｐ1 、Ｐ2 それぞれの位置は図
３（ｂ），（ｃ）の現在位置よりＣＣＤ中央点から遠い
位置になることを、付記しておく。すなわち、物体の実
際の移動距離がｒと同じであっても、被測定点の高さが
異なる場合には画像上に反映される物体の移動距離は違
った値になるので、距離推定ができるのである。
さのみが図３に示したｈ2 より低い場合すなわちカメラ
１１から被測定点Ｐまでの距離が上記で考えているｈ1
より遠い場合は、画像２１での対応点Ｐ1 の位置は図３
（ｂ）のａ点よりＣＣＤの中央側になり、画像２２での
対応点Ｐ2 の位置は図３（ｃ）のｂ点よりＣＣＤの中央
側になり、その逆の場合（すなわち距離がｈ1 より近い
場合）は画像上の対応点Ｐ1 、Ｐ2 それぞれの位置は図
３（ｂ），（ｃ）の現在位置よりＣＣＤ中央点から遠い
位置になることを、付記しておく。すなわち、物体の実
際の移動距離がｒと同じであっても、被測定点の高さが
異なる場合には画像上に反映される物体の移動距離は違
った値になるので、距離推定ができるのである。
【００２９】上述の説明から分かるように、この発明の
距離推定方法によれば、使用カメラの台数が１台である
にもかかわらず、カメラから物体の着目点までの距離を
推定出来る。使用カメラが１台で済むということから、
従来の問題点(1) 〜(8) が解決できる。具体的には、カ
メラを２台用いていた場合に比べ、費用が安く済む、装
置の小型化が図れる、２台のカメラの特性を揃えたり位
置調整する等の煩わしさがなくなる。また、撮影条件を
同じに出来るので、画像処理（例えばノイズ除去処理）
などが容易になるし、また背景が同じ画像から物体を抽
出できるから対応点を抽出し易い等の利点も得られる。
さらにこの実施の形態では、測定対象の物体が複数個の
場合も複数個の物体を順次移動させて次々と距離の推定
ができるので距離推定処理を高速に行なえる。また、ｎ
＋１回のステップすなわちｎ＋１個の画像でｎ個の物体
についてのカメラから各物体までの距離をそれぞれ推定
出来る。従来方法ではｎ個の物体までの距離をそれぞれ
推定するには２×ｎ個の画像が必要であったことを考え
ると、この点でも画像処理時間の短縮などがこの発明で
は図れる。さらにこの実施の形態では物体のみをしかも
一方向に移動させる。カメラを移動させる場合はカメラ
を往復運度させる必要が生じるので、処理速度を早める
にも限界があるし振動の影響等も受け易いが、この実施
の形態ではそのような問題も解決出来る。
距離推定方法によれば、使用カメラの台数が１台である
にもかかわらず、カメラから物体の着目点までの距離を
推定出来る。使用カメラが１台で済むということから、
従来の問題点(1) 〜(8) が解決できる。具体的には、カ
メラを２台用いていた場合に比べ、費用が安く済む、装
置の小型化が図れる、２台のカメラの特性を揃えたり位
置調整する等の煩わしさがなくなる。また、撮影条件を
同じに出来るので、画像処理（例えばノイズ除去処理）
などが容易になるし、また背景が同じ画像から物体を抽
出できるから対応点を抽出し易い等の利点も得られる。
さらにこの実施の形態では、測定対象の物体が複数個の
場合も複数個の物体を順次移動させて次々と距離の推定
ができるので距離推定処理を高速に行なえる。また、ｎ
＋１回のステップすなわちｎ＋１個の画像でｎ個の物体
についてのカメラから各物体までの距離をそれぞれ推定
出来る。従来方法ではｎ個の物体までの距離をそれぞれ
推定するには２×ｎ個の画像が必要であったことを考え
ると、この点でも画像処理時間の短縮などがこの発明で
は図れる。さらにこの実施の形態では物体のみをしかも
一方向に移動させる。カメラを移動させる場合はカメラ
を往復運度させる必要が生じるので、処理速度を早める
にも限界があるし振動の影響等も受け易いが、この実施
の形態ではそのような問題も解決出来る。
【００３０】なお、上述においては１つの画像中に２個
の物体を撮像する例を説明したが、１つの画像中に３個
以上の物体を撮像するようにしても良い。こうするとよ
り少ない数の画像から各物体までの距離の推定およびま
たは物体の凹凸形状の測定が行なえ、また、処理速度の
向上も図れるからである。
の物体を撮像する例を説明したが、１つの画像中に３個
以上の物体を撮像するようにしても良い。こうするとよ
り少ない数の画像から各物体までの距離の推定およびま
たは物体の凹凸形状の測定が行なえ、また、処理速度の
向上も図れるからである。
【００３１】また、上述の説明では物体１個につき１つ
の着目点を考えたが、もちろん着目点は２以上の任意の
数と出来、そしてそうすることで物体の各所のカメラ側
からの距離や凹凸形状も測定できる。
の着目点を考えたが、もちろん着目点は２以上の任意の
数と出来、そしてそうすることで物体の各所のカメラ側
からの距離や凹凸形状も測定できる。
【００３２】また、上述においては物体のみが移動しカ
メラは固定状態の例を説明したが、例えば測定対象物体
が１個である場合などは、物体は測定台上に置いて移動
しないようにしておきカメラを移動するようにしても良
い。
メラは固定状態の例を説明したが、例えば測定対象物体
が１個である場合などは、物体は測定台上に置いて移動
しないようにしておきカメラを移動するようにしても良
い。
【００３３】また、上述の実施例では、物体に対し鉛直
方向上方にカメラが位置する例を説明したが、カメラを
物体の側方に位置させるような場合があっても良い。そ
の場合の基準面は、それに応じ設定すれば良い。
方向上方にカメラが位置する例を説明したが、カメラを
物体の側方に位置させるような場合があっても良い。そ
の場合の基準面は、それに応じ設定すれば良い。
【００３４】
【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、カメラから物体における被測定点までの距
離を推定するに当たり、所定の１台のカメラを所定配置
し、物体及びカメラを相対的に所定条件で移動させると
共に移動前後で物体をカメラにより撮像して画像を得
る。そして、画像の大きさ、画像上における被測定点に
対応する点の移動距離、カメラから基準面までの距離、
基準面での撮像範囲、および物体の移動距離に基づい
て、カメラから物体の被測定点までの距離を推定する。
したがって、使用するカメラが１台で済むので、２台の
カメラを用いていた場合の不具合を解決出来る。
明によれば、カメラから物体における被測定点までの距
離を推定するに当たり、所定の１台のカメラを所定配置
し、物体及びカメラを相対的に所定条件で移動させると
共に移動前後で物体をカメラにより撮像して画像を得
る。そして、画像の大きさ、画像上における被測定点に
対応する点の移動距離、カメラから基準面までの距離、
基準面での撮像範囲、および物体の移動距離に基づい
て、カメラから物体の被測定点までの距離を推定する。
したがって、使用するカメラが１台で済むので、２台の
カメラを用いていた場合の不具合を解決出来る。
【図１】実施の形態の説明図（その１）である。
【図２】実施の形態の説明図（その２）である。
【図３】実施の形態の説明図（その３）である。
【図４】従来技術および課題の説明図である。
１１：カメラ １３：搬送手段（例えばベルトコンベヤ） １３ａ：基準面（例えばベルトコンベヤのベルト面） １５：撮像範囲 Ｘ，Ａ〜Ｄ・・・：物体 Ｒ：カメラから基準面までの距離 α：画角 Ｐ：被測定点 ｒ：物体の実際の移動距離 ｖ：画像の大きさ ａ＋ｂ：画像上に反映されている物体の移動距離 Ｄ：基準撮像範囲（基準面での撮像範囲）
Claims (5)
- 【請求項１】 カメラから物体における被測定点までの
距離を推定するに当たり、 画角が既知の１台のカメラをその光軸が基準面に対し垂
直となるようにかつ該基準面までの距離が分かるように
配置し、 該配置したカメラの前方に物体を位置させ、該物体およ
び前記カメラの一方または双方を、前記基準面に平行に
かつ前記カメラの撮像範囲内に前記物体が納まる範囲で
移動させると共に、移動前後の物体を前記カメラにより
撮像し、 移動前後での前記撮像で得た各画像における前記被測定
点に対応する点（対応点）の位置から、画像上に反映さ
れている前記物体の移動距離を求め、 前記画像の大きさ、画像上に反映されている前記物体の
移動距離、前記カメラから前記基準面までの距離、該基
準面までの距離と前記画角とで決まる基準撮像範囲、お
よび物体の実際の移動距離に基づいて、前記カメラから
前記物体の被測定点までの距離を推定することを特徴と
する距離推定方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の距離推定方法におい
て、 前記移動は前記物体が前記カメラの光軸を横切るように
行なうことを特徴とする距離推定方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の距離推定方法
において、 前記物体は所定速度の搬送手段により移動されるものと
し、前記カメラは固定状態とし、 ある時刻での撮像の際に撮像範囲に含ませた物体が次回
の撮像の際にも撮像範囲内の他の位置に位置するよう
に、前記搬送手段の速度および前記撮像のタイミングを
それぞれ設定することを特徴とする距離推定方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の距離推定方法におい
て、 多数の測定対象の物体を前記搬送手段により順次に前記
カメラ前方を通過させることを特徴とする距離推定方
法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の距
離推定方法により同一物体における多数の点までの距離
をそれぞれ推定し、その結果に基づいて該物体の凹凸形
状を測定することを特徴とする物体の凹凸形状測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310976A JPH09145325A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 距離推定方法および物体の凹凸形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310976A JPH09145325A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 距離推定方法および物体の凹凸形状測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145325A true JPH09145325A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18011666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7310976A Withdrawn JPH09145325A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 距離推定方法および物体の凹凸形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09145325A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008026309A (ja) * | 2006-06-01 | 2008-02-07 | Ana Tec As | 物体を解析するための方法及び装置 |
| CN112649446A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-04-13 | 巨轮(广州)智能装备有限公司 | 一种fpc的检测方法、贴合方法及装置 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7310976A patent/JPH09145325A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008026309A (ja) * | 2006-06-01 | 2008-02-07 | Ana Tec As | 物体を解析するための方法及び装置 |
| CN112649446A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-04-13 | 巨轮(广州)智能装备有限公司 | 一种fpc的检测方法、贴合方法及装置 |
| CN112649446B (zh) * | 2020-11-12 | 2024-02-13 | 巨轮(广州)智能装备有限公司 | 一种fpc的检测方法、贴合方法及装置 |
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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: 20030204 |