JPH09257414A

JPH09257414A - 物体位置検出装置

Info

Publication number: JPH09257414A
Application number: JP8096246A
Authority: JP
Inventors: Akira Okamoto; 陽岡本; Kohei Nishikawa; 晃平西川; Ko Sano; 香佐野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】距離データが不均一な平面座標で得られた
り、欠落していた場合でも、２次元テンプレートマッチ
ングにより類似度を求めて存在位置を検出する。【解決手段】実座標系に存在する貨物２を含む全体を
３次元座標の距離データとして求めるセンサヘッド機構
３等と、距離データを計算座標系の３次元座標に座標変
換し、該座標系の平面座標成分の量子化ピッチで量子化
することにより２次元の量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）
に変換する量子化データ算出ルーチンと、貨物２の実座
標系の物体形状モデルを量子化することによって、計算
座標系における２次元の基準量子化距離データＭ（ｘ，
ｙ）として有したＲＯＭ１８と、量子化データ算出ルー
チンにより求められた量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）か
らなる各領域と、前記物体形状モデルの基準量子化距離
データＭ（ｘ，ｙ）との類似度を求め、最大の類似度を
示す領域を物体の存在位置として決定する位置検出ルー
チンとを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力画像中から物
体形状モデルに最も類似する領域を物体の存在位置とし
て検出する物体位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体の存在位置を検出する主な方法とし
て、入力画像から２次元的に得られる濃淡画像を基にし
て検出する２次元テンプレートマッチングが知られてい
る（画像処理−その基礎から応用まで第２版、尾崎弘・
谷口慶治著、共立出版株式会社、９．２．１テンプレー
トマッチングにより識別）。

【０００３】具体的には、ｘ軸およびｙ軸からなる平面
を所定の大きさに区切るテンプレートを設定すると共
に、このテンプレート内に物体が存在するときの所定座
標（ｘ，ｙ）における濃淡画像を物体形状モデルＭ
（ｘ，ｙ）として記憶しておく。そして、入力画像が得
られたときに、この入力画像にテンプレートを重ね合
せ、テンプレート内の所定座標（ｘ，ｙ）における濃淡
画像を入力画像Ｆ（ｘ，ｙ）として求め、下記の計算式
（１）により正規化相関Ｃｏｒｒ（ｋ，ｌ）を算出する
ことにより類似度を求める。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここで、Ｄは、｜ｘ−ｋ｜≦Ｍｘ／２およ
び｜ｙ−ｌ｜≦Ｍｙ／２を満たす範囲である。また、計
算式（１）中の“Ｆ”および“Ｍ”は、下記の計算式
（２）・（３）に示すようなＤの範囲における加算平均
である。

【０００６】

【数２】

【０００７】

【数３】

【０００８】そして、このような類似度の算出を入力画
像の全体に渡って行うようにテンプレートをラスタ走査
し、入力画像中において最も大きな値の類似度を示すテ
ンプレートで指定された区画を物体の存在位置として検
出するという方法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、濃淡画像が撮像時の照明や物体表面の模様等の誤
差要因の影響を受け易いため、これらの誤差要因の影響
を低減するように、物体表面の３次元座標からなる距離
データ（ｘ，ｙ，ｚ）を基にして存在位置を検出する方
法が考えられている。そして、距離データ（ｘ，ｙ，
ｚ）中の高さ座標（ｚ）を濃淡画像に置き換えれば、上
述の物体形状モデルＭ（ｘ，ｙ）および入力画像Ｆ
（ｘ，ｙ）と同等に取り扱うことができるため、この距
離データ（ｘ，ｙ，ｚ）を従来の２次元テンプレートマ
ッチングによる検出方法に適用することが試みられてい
る。

【００１０】ところが、類似度となる正規化相関Ｃｏｒ
ｒ（ｋ，ｌ）を求める際には、計算式（１）からも明ら
かなように、物体形状モデルＭ（ｘ，ｙ）の座標（ｘ，
ｙ）と、入力画像Ｆ（ｘ，ｙ）の座標（ｘ，ｙ）とが一
致している必要がある。この際、濃淡画像を基にして類
似度を求める場合には、入力画像が撮像装置により決定
される定ピッチの画素からなっており、これらの画素か
ら得られる濃淡画像であれば、常に一定の座標（ｘ，
ｙ）における物体形状モデルＭ（ｘ，ｙ）および入力画
像Ｆ（ｘ，ｙ）であることが保証されるため、２次元テ
ンプレートマッチングによる検出にとって何ら支障がな
い。

【００１１】これに対し、距離データ（ｘ，ｙ，ｚ）を
基にして類似度を求める場合には、物体表面の傾斜等に
より距離データ（ｘ，ｙ，ｚ）中の平面座標（ｘ，ｙ）
が不均一となったり、物体が他の物体に隠れ（オクルー
ジョン）て距離データ（ｘ，ｙ，ｚ）に欠落が生じるこ
とがあるため、計算式（１）から正規化相関Ｃｏｒｒ
（ｋ，ｌ）を求めることができないことがあるという問
題がある。

【００１２】従って、本発明は、距離データ（ｘ，ｙ，
ｚ）が不均一な平面座標（ｘ，ｙ）で得られたり、欠落
していた場合でも、２次元テンプレートマッチングによ
り類似度を求めて存在位置を検出することができる物体
位置検出装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、正規化相関を類似度とする２次
元テンプレートマッチングにより検出対象物の存在位置
を検出する物体位置検出装置において、実座標系に存在
する検出対象物を含む全体を３次元座標の距離データと
して求める距離データ計測手段と、前記距離データを計
算座標系の３次元座標に座標変換し、該座標系の平面座
標成分の量子化ピッチで量子化することにより２次元の
量子化距離データに変換する距離データ変換手段と、前
記検出対象物の実座標系の物体形状モデルを前記距離デ
ータ変換手段により量子化することによって、計算座標
系における２次元の基準量子化距離データとして有した
物体形状モデル記憶手段と、前記距離データ変換手段に
より求められた量子化距離データからなる各領域と、前
記物体形状モデルの基準量子化距離データとの類似度を
求め、最大の類似度を示す領域を物体の存在位置として
決定する物体位置決定手段とを有していることを特徴と
している。これにより、実座標系の距離データが不均一
な平面座標で得られたり、欠落していた場合でも、これ
らの距離データを計算座標系の３次元座標に変換して平
面座標成分を量子化し、２次元の量子化距離データとす
ることによって、均一な平面座標の高さ座標成分を得る
ことができるため、２次元テンプレートマッチングによ
り類似度を求めて存在位置を検出することができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載の物体位
置検出装置であって、前記物体位置決定手段は、量子化
距離データに欠落部分がある場合、該欠落部分における
量子化距離データと基準量子化距離データとを除いて相
関値を求め、該相関値に前記欠落部分の割合を乗算する
ことにより類似度とすることを特徴としている。これに
より、量子化距離データが欠落していたときに、欠落部
分のデータ数の減少に伴う間違った相関のピークを低く
抑えることができるため、検出対象物の存在位置を正確
に検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図９に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る物
体配置認識装置は、図１に示すように、パレット１上に
積み上げられた袋状や箱状の貨物２の上方に設置された
センサヘッド機構３と、センサヘッド機構３に接続され
た位置検出制御盤４とを有している。センサヘッド機構
３は、図２にも示すように、帯状のレーザ光からなるス
リット光５を水平面に拡散させながら出射するスリット
光投光器６と、スリット光投光器６からのスリット光５
を貨物２方向に反射する反射ミラー７と、反射ミラー７
の傾斜角度を任意に変更可能なステッピングモータ８
と、貨物２および貨物２に投影されたスリット光５を撮
像する撮像装置９とを有している。

【００１６】上記の撮像装置９は、レンズ１０と撮像部
材１１とを有している。レンズ１０は、図３に示すよう
に、撮像方向が鉛直方向（Ｚ方向）となるように設定さ
れている。また、撮像部材１１は、レンズ１０を介して
貨物２やスリット光５等が投影される撮像面１１ａを有
しており、撮像面１１ａは、鉛直方向（Ｚ方向）に対し
て垂直となるように設定されている。そして、撮像部材
１１の撮像面１１ａには、レンズ中心Ｏを中心として左
右対象に画像が投影されるようになっており、例えばス
リット光５を貨物２に照射して形成された照射線５のＱ
₁点、Ｑ₂点、Ｑ₃点は、それぞれＰ₁点、Ｐ₂点、Ｐ
₃点として撮像面１１ａに投影されるようになってい
る。

【００１７】上記の撮像部材１１は、光量に応じた電荷
を発生させる受光素子部（画素）をＸ方向およびＹ方向
のマトリックス状に複数有しており、これらの受光素子
部の電荷を例えばラスタスキャン形式により電圧出力と
して読み出して画像データとして順に出力するようにな
っている。この撮像部材１１は、図１に示すように、位
置検出制御盤４に接続されている。位置検出制御盤４
は、上述の撮像部材１１やスリット光投光器６等に接続
されたＩ／Ｏ部１２ａ・１２ｂと、これらのＩ／Ｏ部１
２ａ・１２ｂに信号バス１４を介して接続されたモータ
駆動部１３、演算部１６、ＲＡＭ１７、およびＲＯＭ１
８とを有している。

【００１８】上記のＲＡＭ１７には、撮像部材１１の受
光素子部の配列と一致したＸ方向およびＹ方向のマトリ
ックス状のデータテーブルを有するように、画像データ
記憶領域１７ａが形成されている。そして、画像データ
記憶領域１７ａには、Ｉ／Ｏ部１２ａを介して入力され
た上述の撮像装置９からの画像データが格納されるよう
になっている。さらに、ＲＡＭ１７には、距離データ記
憶領域１７ｂおよび量子化データ記憶領域１７ｃが形成
されており、距離データ記憶領域１７ｂには、実座標系
（Ｏ−ＸＹＺ座標系）における貨物２上面の３次元座標
の距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）が格納されるように
なっている。

【００１９】また、量子化データ記憶領域１７ｃは、図
５および図６に示すように、計算座標系（ｏ−ｘｙｚ座
標系）における座標（ｘ，ｙ）で指定されるように２次
元配置されたデータ区画１７ｄからなっている。これら
のデータ区画１７ｄは、実座標系の距離データ（Ｘ_i，
Ｙ_i，Ｚ_i）から計算座標系に座標変換された距離デー
タ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）をｘ成分およびｙ成分からなる
平面座標成分の量子化ピッチで量子化することによっ
て、各距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）に対応するデー
タ区画１７ｄが特定されるようになっており、特定され
たデータ区画１７ｄには、距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ
_i）のｚ成分（高さ座標成分）の高さデータが格納され
るようになっている。これにより、実座標系における３
次元の距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）は、計算座標系
における２次元の量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）＝ｚと
して量子化データ記憶領域１７ｃに格納されるようにな
っている。

【００２０】一方、ＲＯＭ１８には、貨物２上面のテン
プレート内の物体形状モデルを計算座標系に座標変換し
て量子化することにより求められた２次元の基準量子化
距離データＭ（ｘ，ｙ）＝ｚが格納されている。また、
ＲＯＭ１８には、ミラー角度データも格納されており、
ミラー角度データは、反射ミラー７の傾斜角度を設定し
て画像データを得る際に使用されるようになっている。
尚、このミラー角度データは、貨物２の種類や積み上げ
状態に応じてスリット光５の反射角度を変更できるよう
に、ＲＡＭ１７に格納されるようになっていても良い。

【００２１】さらに、ＲＯＭ１８には、距離データ算出
ルーチンや量子化距離データ算出ルーチン、位置検出ル
ーチン等の各種の処理ルーチンが記憶されている。これ
らの処理ルーチンは、演算部１６により実行されるよう
になっており、量子化距離データ算出ルーチンは、画像
データ中のスリット光５の投射位置における距離データ
（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）が反射ミラー７の傾斜角度等を基
にして算出されて距離データ記憶領域１７ｂに格納され
るようになっている。また、量子化距離データ算出ルー
チンは、テンプレートで規定された個別ワーク領域内の
距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）を実座標系の距離デー
タ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）に座標変換し、ｘ成分およびｙ
成分を量子化することにより２次元の量子化距離データ
Ｆ（ｘ，ｙ）＝ｚを求め、これらの量子化距離データＦ
（ｘ，ｙ）を量子化データ記憶領域１７ｃに格納させる
ようになっている。また、位置検出ルーチンは、図７に
示すように、大きさがＭｘおよびＭｙのテンプレート３
０を量子化データ記憶領域１７ｃに重ね合わせ、テンプ
レート３０内の量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）と基準量
子化距離データＭ（ｘ，ｙ）との正規化相関Ｃｏｒｒ
（ｋ，ｌ）を算出することにより類似度を求め、最大の
類似度を示すテンプレート３０で指定された領域を物体
の存在位置として検出するようになっている。

【００２２】上記の構成を有した位置検出制御盤４は、
Ｉ／Ｏ部１２ｂを介してロボット制御盤２０に接続され
ている。ロボット制御盤２０は、図２に示すように、パ
レット１の近傍に設置されたハンドリングロボット２１
に接続されている。また、ハンドリングロボット２１の
近傍には、貨物２を移送するローラコンベア２２が配設
されている。そして、ロボット制御盤２０は、位置検出
制御盤４から存在位置を受信したときに、次の貨物２の
プレース位置またはピック位置を決定し、このプレース
位置またはピック位置に対して貨物２を移載するよう
に、ハンドリングロボット２１を制御するようになって
いる。

【００２３】上記の構成において、物体配置認識装置の
動作を説明する。先ず、図１および図８に示すように、
パレット１がセンサヘッド機構３の下方の所定位置に搬
入されると（Ｓ１）、ロボット制御盤２０から位置検出
制御盤４に対して計測を開始するように指示信号が送信
されることになる（Ｓ２）。指示信号を受信した位置検
出制御盤４は、ＲＯＭ１８に格納された距離データ算出
ルーチンを実行することになる。

【００２４】距離データ算出ルーチンが実行されると、
スリット光投光器６からスリット光５が出射されるよう
に、スリット光投光器６に対して出力信号が出力される
ことになる。また、ステッピングモータ８が原点位置に
復帰するように、ステッピングモータ８に対してモータ
駆動部１３から駆動出力が出力され、この出力は、原点
信号を受信してステッピングモータ８が原点位置に復帰
したと確認されるまで継続されることになる。この後、
ミラー角度データがＲＯＭ１８から読み出され、このミ
ラー角度データに対応する反射ミラー７の傾斜角度とな
るように、モータ駆動部１３からパルス状の駆動出力が
ステッピングモータ８に出力されることによって、ステ
ッピングモータ８が回転駆動されることになる（Ｓ
３）。

【００２５】ステッピングモータ８の回転駆動により反
射ミラー７が所定の傾斜角度に設定されると、スリット
光投光器６から帯状に拡散しながら出射されたスリット
光５は、反射ミラー７からパレット１方向に反射し、パ
レット１やパレット１上の貨物２の両端にかけて線状に
投射されることになる。そして、このようにしてスリッ
ト光５が投射されたパレット１や貨物２を含む全体が撮
像装置９により撮像されることになる（Ｓ４）。

【００２６】撮像装置９により撮像されたスリット光画
像データは、Ｉ／Ｏ部１２ａを介して位置検出制御盤４
に取り込まれ、ＲＡＭ１７の画像データ記憶領域１７ａ
に格納されることになる。この後、図３に示すように、
画像データ記憶領域１７ａのスリット光画像データ中か
らスリット光５の投光ライン５ａが特定され、この投光
ライン５ａの各点（例えばＰ₁・Ｐ₂・Ｐ₃）とレンズ
１０の中心点０とを結ぶ視線直線（例えばＬ₁・Ｌ₂・
Ｌ₃）が求められることになる。そして、上述の反射ミ
ラー７の傾斜角度を設定したミラー角度データを基にし
てスリット光５のスリット光平面Ｓが求められた後、こ
のスリット光平面Ｓと視線直線との交点（例えばＱ₁・
Ｑ₂・Ｑ₃）の実座標系における３次元位置が距離デー
タ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）として求められ、図１の距離デ
ータ記憶領域１７ｂに順に格納されることになる（Ｓ
５）。

【００２７】上記のようにして画像データ記憶領域１７
ａ中のスリット光画像データに基づいてスリット光５に
よる投光ライン５ａの一連の距離データが求められる
と、これらの距離データが最終の投光ライン５ａに基づ
いて得られたものであるか否かが判定されることになる
（Ｓ６）。そして、最終の投光ライン５ａでない場合に
は（Ｓ６，ＮＯ）、次のミラー角度データがＲＯＭ１８
から読み出され、このミラー角度データに対応するミラ
ー傾斜角度におけるスリット光投光位置の距離データが
求められることになる（Ｓ３〜Ｓ５）。一方、最終の投
光ライン５ａである場合には（Ｓ６，ＹＥＳ）、図４に
示すように、所定数の投光ライン５ａにおける距離デー
タが得られたと判断され、距離データ算出ルーチンが終
了された後、図９の量子化距離データ算出ルーチンによ
る位置検出処理が行われることになる。

【００２８】量子化距離データ算出ルーチンが実行され
ると、図９に示すように、実座標系（Ｏ−ＸＹＺ座標
系）において得られた距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）
が距離データ記憶領域１７ｂから読み出されて計算座標
系（ｏ−ｘｙｚ座標系）の距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ
_i）に変換されることになる（Ｓ２１）。そして、全て
の距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）が距離データ
（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）に変換されると、これらの３次元
の距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）がｘ成分およびｙ成
分からなる平面座標成分の量子化ピッチで量子化され、
２次元の量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）とされることに
なる。具体的には、図５に示すように、距離データ（ｘ
_i，ｙ_i，ｚ_i）中のｘ_i座標およびｙ_i座標を基に、
この距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）が計算座標系をｘ
成分およびｙ成分の量子化ピッチで区切って形成された
データ区画１７ｄの何れの座標（ｘ，ｙ）に属するかが
特定され、この座標（ｘ，ｙ）のｚ_i座標とされること
によって、高さデータとなる量子化距離データＦ（ｘ，
ｙ）が得られることになる（Ｓ２２）。

【００２９】全ての距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）が
２次元の量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）として得られる
と、同一座標（ｘ，ｙ）の量子化距離データＦ（ｘ，
ｙ）が加算平均された後（Ｓ２３）、各座標（ｘ，ｙ）
で指定されたデータ区画１７ｄに量子化距離データＦ
（ｘ，ｙ）が格納されることになる（Ｓ２４）。この
後、量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）を未格納のデータ区
画１７ｄが存在するか否かが判定され（Ｓ２５）、存在
する場合には（Ｓ２５，ＹＥＳ）、未格納のデータ区画
１７ｄに対して“−１”の空データが格納されることに
なる。尚、“−１”を空データとしたのは、量子化距離
データＦ（ｘ，ｙ）の値として“−１”のような負数が
あり得ないからである（Ｓ２６）。そして、図６に示す
ように、全てのデータ区画１７ｄに対して量子化距離デ
ータＦ（ｘ，ｙ）または空データが格納されると（Ｓ２
５，ＮＯ）、量子化距離データ算出ルーチンが終了され
ることになる。

【００３０】この後、図７に示すように、量子化距離デ
ータＦ（ｘ，ｙ）等が格納されたデータ区画１７ｄから
なる量子化データ記憶領域１７ｃに対し、大きさがＭｘ
およびＭｙのテンプレート３０が重ねられ、このテンプ
レート３０で規定されたワーク領域の量子化距離データ
Ｆ（ｘ，ｙ）と、基準量子化距離データＭ（ｘ，ｙ）と
を用いて正規化相関Ｃｏｒｒ（ｋ，ｌ）が算出されるこ
とになる。

【００３１】即ち、量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）の存
在する個数（Ｄ１）が或る値（閾値×Ｄ２）よりも多け
れば、Ｄ２の範囲に充分なデータ数が存在するとして計
算式（４）により正規化相関Ｃｏｒｒ（ｋ，ｌ）が算出
されることになる。但し、正規化相関を計算する際、量
子化距離データＦ（ｘ，ｙ）が存在しない部分について
は、それに対応する物体形状モデルの基準量子化距離デ
ータＭ（ｘ−ｋ，ｙ−ｋ）の高さデータが相関演算の畳
込みおよび加算平均に使用されないようになっている。

【００３２】

【数４】

【００３３】一方、オクルージョンの発生等によって、
量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）の高さデータの存在する
個数が或る値（閾値×Ｄ２）をよりも小さければ、正規
化相関Ｃｏｒｒ（ｋ，ｌ）の値に偽のピークが出る可能
性があるため、Ｄ１／Ｄ２を正規化相関Ｃｏｒｒ（ｋ，
ｌ）の値に掛けるように設定された計算式（５）により
類似度が求められることになる。これにより、偽のピー
クを有した類似度の算出が抑制されることになる。

【００３４】

【数５】

【００３５】ここで、Ｄ１は、｜ｘ−ｋ｜≦Ｍｘ／２お
よび｜ｙ−ｌ｜≦Ｍｙ／２においてＦ（ｘ，ｙ）の高さ
データが存在する範囲である。また、Ｄ２は、｜ｘ−ｋ
｜≦Ｍｘ／２および｜ｙ−ｌ｜≦Ｍｙ／２を満たす座標
（ｘ，ｙ）の範囲である。さらに、計算式（１）中の
“Ｆ”および“Ｍ”は、下記の計算式（６）・（７）に
示すようなＤ１の範囲における加算平均である。

【００３６】

【数６】

【００３７】

【数７】

【００３８】そして、このような類似度の算出を量子化
データ記憶領域１７ｃの全体に渡って行うようにテンプ
レート３０をラスタ走査し、量子化データ記憶領域１７
ｃにおいて最も大きな値の類似度を示すテンプレート３
０で指定された領域が貨物２の存在位置として検出され
ることになる。

【００３９】次に、図８に示すように、最大の類似度を
示す領域が位置検出結果として図２のロボット制御盤２
０に出力されることになる（Ｓ８）。ロボット制御盤２
０は、位置検出結果を基にして次のプレース位置または
ピック位置を特定し、このプレース位置またはピック位
置とローラコンベア２２との間で貨物２を移載するよう
に、ハンドリングロボット２１に対して指令することに
なる。そして、ハンドリングロボット２１による移載動
作が完了すると（Ｓ９）、例えば貨物２の移載数が所定
数に到達したか否かが判定されることによって、移載作
業を終了するか否かが判定され（Ｓ１０）、移載作業を
終了しない場合には（Ｓ１０，ＮＯ）、Ｓ２から再実行
されることになる。一方、移載作業を終了する場合には
（Ｓ１０，ＹＥＳ）、パレット１が搬出されることにな
る（Ｓ１１）。

【００４０】このように、本実施形態における物体位置
検出装置は、図１に示すように、実座標系（Ｏ−ＸＹＺ
座標系）に存在する貨物２（検出対象物）を含む全体を
３次元座標の距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）として求
めるセンサヘッド機構３等（距離データ計測手段）と、
距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）を計算座標系（ｏ−ｘ
ｙｚ座標系）の３次元座標に座標変換し、該座標系の平
面座標成分（ｘ成分およびｙ成分）の量子化ピッチで量
子化することにより２次元の量子化距離データＦ（ｘ，
ｙ）に変換する量子化データ算出ルーチン（距離データ
変換手段）と、貨物２の実座標系の物体形状モデルを量
子化することによって、計算座標系における２次元の基
準量子化距離データＭ（ｘ，ｙ）として有したＲＯＭ１
８（物体形状モデル記憶手段）と、量子化データ算出ル
ーチンにより求められた量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）
からなる各領域と、前記物体形状モデルの基準量子化距
離データＭ（ｘ，ｙ）との類似度を求め、最大の類似度
を示す領域を物体の存在位置として決定する位置検出ル
ーチン（物体位置決定手段）とを有している構成であ
る。

【００４１】これにより、実座標系の距離データ
（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）が不均一な平面座標（Ｘ_i，
Ｙ_i）で得られたり、欠落していた場合でも、これらの
距離データ（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）を計算座標系の３次元
の距離データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）に変換し、２次元の
量子化距離データＦ（ｘ，ｙ）とすることによって、均
一な平面座標（ｘ，ｙ）の高さ座標成分（ｚ成分）の高
さデータを得ることができる。これにより、２次元テン
プレートマッチングによる類似度を基にして存在位置を
検出することができるようになっている。

【００４２】尚、上記の距離データ計測手段は、反射ミ
ラー７で反射されたスリット光５と撮像装置９による視
線直線との交点の３次元座標を三角測量の原理に基づい
て求めるように構成されたセンサヘッド機構３や距離デ
ータ算出ルーチン等からなっているが、これに限定され
ることはない。

【００４３】即ち、距離データ計測手段は、スポット光
を投光するスポット光投光器と、スポット光を２次元ス
キャニングするスキャニングミラーと、スポット光が投
光された貨物２全体の上面画像を撮像する撮像装置と、
撮影画像から抽出したスポット光像の位置情報とスポッ
ト光投光時のミラー角度情報に基づき三角測量によりス
ポット光投光位置を三次元計測する三角測量計算部とで
構成されていても良い。また、距離データ計測手段は、
距離センサが設けられたＸ−Ｙステージを有し、このＸ
−Ｙステージを２次元移動させつつ距離画像を計測する
ように構成されていても良いし、或いは、ロボットハン
ドに距離センサを設け、このロボットハンドを２次元移
動させつつ距離画像を計測するように構成されていても
良い。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明は、正規化相関を類似度
とする２次元テンプレートマッチングにより検出対象物
の存在位置を検出する物体位置検出装置において、実座
標系に存在する検出対象物を含む全体を３次元座標の距
離データとして求める距離データ計測手段と、前記距離
データを計算座標系の３次元座標に座標変換し、該座標
系の平面座標成分の量子化ピッチで量子化することによ
り２次元の量子化距離データに変換する距離データ変換
手段と、前記検出対象物の実座標系の物体形状モデルを
前記距離データ変換手段により量子化することによっ
て、計算座標系における２次元の基準量子化距離データ
として有した物体形状モデル記憶手段と、前記距離デー
タ変換手段により求められた量子化距離データからなる
各領域と、前記物体形状モデルの基準量子化距離データ
との類似度を求め、最大の類似度を示す領域を物体の存
在位置として決定する物体位置決定手段とを有している
構成である。これにより、実座標系の距離データが不均
一な平面座標で得られたり、欠落していた場合でも、こ
れらの距離データを計算座標系の３次元座標に変換して
平面座標成分を量子化し、２次元の量子化距離データと
することによって、均一な平面座標の高さ座標成分を得
ることができるため、２次元テンプレートマッチングに
より類似度を求めて存在位置を検出することができると
いう効果を奏する。

【００４５】請求項２の発明は、請求項１記載の物体位
置検出装置であって、前記物体位置決定手段は、量子化
距離データに欠落部分がある場合、該欠落部分における
量子化距離データと基準量子化距離データとを除いて相
関値を求め、該相関値に前記欠落部分の割合を乗算する
ことにより類似度とする構成である。これにより、量子
化距離データが欠落していたときに、欠落部分のデータ
数の減少に伴う間違った相関のピークを低く抑えること
ができるため、検出対象物の存在位置を正確に検出する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】認識処理制御盤のブロック図である。

【図２】貨物を移載する状態を示す説明図である。

【図３】距離データの算出原理を示す説明図である。

【図４】実座標系における距離データの状態を示す説明
図である。

【図５】計算座標系における量子化距離データの状態を
示す説明図である。

【図６】量子化データ記憶領域の状態を示す説明図であ
る。

【図７】量子化データ記憶領域にテンプレートを重ね合
わせた状態を示す説明図である。

【図８】貨物を移載する際の一連の動作を示すフローチ
ャートである。

【図９】量子化データ算出ルーチンのフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１パレット２貨物３センサヘッド機構４認識処理制御盤５スリット光６スリット光投光器７反射ミラー８ステッピングモータ９撮像装置１０レンズ１１撮像部材１３モータ駆動部１４信号バス１５画像データ記憶部１６演算部１７ＲＡＭ１７ａ画像データ記憶領域１７ｂ距離データ記憶領域１７ｃ量子化データ記憶領域１８ＲＯＭ２１ハンドリングロボット２２ローラコンベア３０テンプレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正規化相関を類似度とする２次元テンプ
レートマッチングにより検出対象物の存在位置を検出す
る物体位置検出装置において、実座標系に存在する検出対象物を含む全体を３次元座標
の距離データとして求める距離データ計測手段と、前記距離データを計算座標系の３次元座標に座標変換
し、該座標系の平面座標成分の量子化ピッチで量子化す
ることにより２次元の量子化距離データに変換する距離
データ変換手段と、前記検出対象物の実座標系の物体形状モデルを前記距離
データ変換手段により量子化することによって、計算座
標系における２次元の基準量子化距離データとして有し
た物体形状モデル記憶手段と、前記距離データ変換手段により求められた量子化距離デ
ータからなる各領域と、前記物体形状モデルの基準量子
化距離データとの類似度を求め、最大の類似度を示す領
域を物体の存在位置として決定する物体位置決定手段と
を有していることを特徴とする物体位置検出装置。
【請求項２】前記物体位置決定手段は、量子化距離データに欠落部分がある場合、該欠落部分に
おける量子化距離データと基準量子化距離データとを除
いて相関値を求め、該相関値に前記欠落部分の割合を乗
算することにより類似度とすることを特徴する請求項１
記載の物体位置検出装置。