JPS6049474A - 物体検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、組立て、溶接ロボットなどの３次元物体を扱
う産業機器において、対象物体の位置。

形状等を認識する物体検出方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、産業用ロボットの普及はめざましく、より高度な
機能が要求されるようになっている。工業用ＴＶカメラ
などを用いた視覚機能も、その１つであり、視覚フィー
ド−パックによるロボットの知能化が期待されている。

しかし、現在までのところ、実用化レベルに至っている
のは、主に２次元情報を利用したものがほとんどで、産
業応用の対象として最も重要な３次元物体の認識は、盛
んに研究されているが、実用例は少ない。

３次元物体の位置、形状等を認識するための、一般的な
従来の方法は、２台のＴＶカメラによって対象物を異な
る角度から撮像し、両眼立体視することにより、３次元
的な位置、形状をめるものであるが、次のような問題点
がある。

（１）階調を有する入力画像の中から、エツジ、コーナ
点などの特徴を抽出するのに膨大な計算量が必要である
。

（２）左、右両画面間で、特徴となる線２点間の対応関
係をめる必要があり、これが困難である。

問題点（２）は、両眼立体視する場合に特有の問題点で
あり、あらかじめ対象となる物体の形状情報などがなけ
れば一意的にはめられない。

そこで従来は上記（１）　、　（２）の問題点に対する
解決策として、スリット光を利用する方法が研究されて
きた。

第１図には、従来のスリット光を用いた距離測定法の原
理図を示す。同図の例では、スリット光源１から照射さ
れるスリット光束２を、回転ミラー４によって偏向させ
、対象となる３次元物体３に照射し、その反射光をＴＶ
カメラ５で撮像する。

スリット光束面の角度情報と、カメラの位置情報（角度
、距離等）から、物体上のスリット光の３次元位置をめ
ることができる。３次元物体３の全体の距離情報を得る
ためには、回転ミラー４によってスリット光を順次走査
してゆき、その都度距離を測定する。

同図に示す方法では、入力画像がスリット・パターンで
あるため、容易に２値化画像を得ることができ、スリッ
ト・パターンの屈折点などの特徴点の抽出も容易である
。また、ミラーの回転角度と、カメラの設定角度から一
意的に３次元の距離情報をめることができ、前述の問題
点（１）　、　（２）とも解決できる手法である。

しかし、この従来の方法では、画像入力に時間がかかる
という問題点が残っている。すなわち、１何の画像入力
によって得られるのは１本のスリット・パターンだけで
あるため、３次元物体の全体にわたって距離情報を得る
ためには、ミラー４を回転させてスリット・パターンを
順次走査しながら走査の各ステップごとに画像入力を行
゛なわねばならず、実用的な見地からは、その入力時間
が大きな問題となっている。複数本のスリット・パター
ンを３次元物体の全体に照射するようにすれば、画像入
力の回数は、１回だけでよくなるが、スリット光束面が
複数枚存在するため、入力画像中のスリット・パターン
と、該当するスリット光束面との対応をめることが困難
であり、確実に距離情報をめることができない。

発明の目的 本発明は、以上に述べたような３次元物体の位置、形状
をめるための従来の方法において問題であった画像入力
時間を大幅に短縮し、実用的な３次元物体の検出方法を
提供することを目的とする。

発明の溝成 本発明は、被検出物体にスリット光源から複数本のスリ
ット・パターンを照射し、前記検出物体を互いに異なる
２つの方向から第１および第２の画像入力装置によって
撮像し、前記第１の画像入力装置の撮像面上に結像した
スリット・パターン上の任意の１点を選択し、前記選択
した第１の選択点と前記第１の画像入力装置のレンズ系
の光学的中心とを−結んでなる３次元空間中の第１の仮
想的直線をめ、前記第２の画像入力装置の撮像面上に結
像したスリット・パターン上の任意の１点を選択し、前
記選択した第２の選択点と前記第２の画像入力装置のレ
ンズ系の光学的中心とを結んでなる３次元空間中の第２
の仮想的直線をめ、前記第１および第２の仮想直線と、
前記スリット光源から照射される複数のスリット光束平
面のうちの任意の１つとの第１および第２の交点をめ、
前記第１および第２の交点の３次元空間における位置を
比較することによって、前記第１および第２の選択点の
対応関係を検出し、対応のとれた前記選択点に該当する
前記被検出物体表面上の点の３次元位置を検出すること
を特徴とする物体検出方法である。

実施例の説明 以下本発明の原理について、図面を用いながら詳細に説
明する。

第２図は、本発明の画像入力部の構成例を示す図である
。スリット光源１から、複数枚のスリット光束群２を３
次元物体３に照射する。これによってＳ次元物体３の表
面上、および床面上にはスリット・パターン群７が形成
される。これを、第１のＴＶ左カメラおよび、第２のＴ
Ｖ左カメラで撮像する。第３図ａには第１のカメラ５に
よる入力画像（右画面）を、第３図すには第２のカメラ
６による入力画像（左画面）の例をそれぞれ示す。

第４図は、カメラ光学系と、撮像面、人力画像の関係を
示す図である。１１はカメラのレンズ系を表わしており
、点Ｅ１２はカメラ・レンズ系１１の光学的中心（以下
、視点と呼ぶ）である。３次元空間中に置かれた３次元
物体３をカメラで撮像すると、カメラの撮像面１３上に
は、同図に示すような結像が得られる。Ｌｌは、視点Ｅ
１２と、撮像面１３との距離である。通常撮像面１３は
、レンズ系１１の焦点面近傍に位置する。撮像面１３上
の結像を観測するためには、結像パターンを別のイメー
ジ面１４に出力する必要がある。イメージ面１４として
は、０８１画面、写真など任意のものが考えられるが、
通常計算機を用いて画像データを処理するためには、入
力画像を画像メモリに記録格納することが一般的である
ので、ここではイメージ面１４として画像メモリを考え
る。撮像面１３上の結像パターンと、画像メモリ１４上
の人力画像とは、撮像面上のｘ−ｙ平面と、イメージ面
上のＸ“−Ｙ′平面との平行移動量および拡大比率の関
係から、変換マトリクスＴｏ、（Ｔ。

は３Ｘ３のマトリクス）によって、次のように線型座標
変換が可能である。

（Ｘ、Ｙ　、１　）＝（Ｘ’、　Ｙ’、　１　）・Ｔ。

ＴＯは、カメラおよび、画像メモリの設計仕様、あるい
は入力画像データの解析などによって、あらかじめめて
おくことができる。

１５は、撮像面１３を視点Ｅ１２を対称点として点対称
な位置に移した仮想的な撮像面である。

一方１６は、撮像面１３上のＸ−Ｙ平面の原点と、イメ
ージ面上の対応する点（平行移動がなければ原点）とが
、ともにカメラの光軸上にあると考えた時に、平行移動
量および拡大比率の関係から３次元空間中にめられるイ
メージ面１４を、同様に視点Ｅ１２を対称点として点対
称な位置に移した仮想的なイメージ面である。Ｌ２は、
この仮想的なイメージ面１６と視点Ｅ１２との距離であ
る。

Ｌ２は、イメージ面１６と、撮像面１５との拡大比率Ｐ
から、Ｌ２−Ｌｌ　ＸＰとしてめられる。

撮像面１３と１５．イメージ面１４と１６とは、視点Ｅ
１２を、対称点として点対称な位置にあるため、３次元
物体３上の点と、視点Ｅ１２とを結ぶ視線と、撮像面あ
るいはイメージ面との交点の座標を考える上では等価で
ある。（ただしＺ軸方向の座標および扱いは異なる。）
従ってぐ説明の簡単化のための以下の説明では、撮像面
あるいはイメージ面として１６あるいは１６を想定して
説明する。

第５図は、本発明の構成と原理を説明するための図であ
る。同図において、０は絶対空間中の座標原点であり、
３次元物体３の置かれる床面上などに設定する。Ｅｌ　
、Ｅ２はそれぞれ第１．第２のＴＶ左カメラ、６のレン
ズ系の光学的中心（視点）である。２１．２２はそれぞ
れ第１．第２のＴＶ右カメラ撮像面である。ただし、こ
こで考える撮像面は第４図において説明したように、実
際の燥像面金視点を対称点として点対称な位置に移動し
た平面である。”１１’２は、それぞれ第１および第２
のＴＶ右カメラ視点と撮像面との距離である。撮像面２
１．２２のかわりに、第４図のイメージ面１６に相当す
るものを考えてもよい。ただし、その場合はｇｌ　、ｇ
２としては、各イメージ面と視点との距離を考えなくて
はならない。

０１ハ撮像ｍ２ＬｆＫ想定ｆルＸ１−Ｙｌ−Ｚ１座標系
（Ｚ１軸方向は、０１→Ｅ１の方向とする）の原点であ
る。０２は撮像面２２上に想定するＸ２−　Ｙ２−２２
座標系（ｚ２軸方向はｏ２→Ｅ、２の方向とする）の原
点である。同図の例では第１のＴＶ左カメラは、光軸が
原点Ｏを通り、絶対座標系のｘ　−ｚ平面に対してα１
，７　Ｚ平面に対してθの角度をもって設置されており
、第２のカメラ６は、光軸が原点０を通り、絶対座標系
のＸ　−２平面に対してα２の角度をもって設置されて
いるものとしている。

絶対座標系の原点０と、各視点Ｅ１　、Ｅ２との距離を
それぞれｄｌ、ｄ２　とすると、上記のようなカメラ系
の設定条件（α１　）α２　Ｔθｒ’１　＋１２、ｄｌ
　、ｄ２これらを以後カメラ・パラメータと呼ぶ）は、
２台めカメラ５，６を、絶対空間中に設置するときに、
実測したり基準入力画像を解析することによって、あら
かじめめておくことができる。従って以後は、既知のデ
ータとして扱う。

上記カメラ・パラメータがわかれば、撮像面２１上のＸ
ｌ−Ｙｌ−Ｚ１座標系から絶対座標系への変換マトリク
スＴ１、および撮像面２２上のＸ２−Ｔ２−２２座標系
から絶対座標系への変換マトリクスＴ２も一意的に決定
できる。一般にＴ１Ｔ２は４Ｘ４のマトリクスとして表
現できる。

第６図の構成例におけるＴ１を以下に例示する。

Ｔ１．Ｔ２についてもあらかじめめておくものとする。

また、第５図には、スリット光源１から照射される３枚
のスリット・光束平面２−１　、２−２　。

２−３についても示している。各スリット光束平面の３
次元空間中における位置は、スリット光源１の設計仕様
および、スリット光源１の３次元空間における設定位置
および照射角度から一意的に決定できる。また、スリッ
ト光源１の３次元空間中の位置と、物体３を除いた時に
床面上に形成されるスリット・パターン像を計測するこ
とによっても、各スリット光束平面の位置をめることが
可能である。上記のような方法によって、各スリット光
束平面２−１〜２−３の、絶対座標系における平面の式
Ｓ１　、Ｓ２　、Ｓ３についても、あらかじめ既知のデ
ータとしてめておくものとする。

さて、上記の準備をした上で、第１．第２のＴＶカメラ
５，６によって３次元物体３の表面上に形成されるスリ
ット・パターン像を入力すると、撮像面２１．２２上に
は、第５図に示すようなスリット・パターンが得られる
。

いま、特徴点として、スリット・パターンの屈折点を考
え、第５図の撮像面２１上の点Ｐｉを選択したとする。

同図の例では、図面が複雑になるのを避けるため、スリ
ット光束面を３枚とし、対象物体も単純な形状としたの
で、Ｐｉが第２のスリット光束面２−２によって形成さ
れたスリット・パターン上の点であることは人間には容
易にわかるが、計算機によってこれが、スリット光束面
２−２によって形成されたものであることをめるには、
かなりのデータ処理が必要である。また、より一般的に
は、位置検出精度の関係から、実用的にはもっと多くの
スリット光束を照射するのが普通であり、さらに対象と
なる３次元物体の形状が複雑になれば、形成されるスリ
ット・パターンがいくつかに途切れた線分状になるため
、選択した特徴点がどのスリット光束面によって形成さ
れたものであるかを一意的にめるのは不可能になってく
る。

従って、一般的にはＰｉがどのスリット光束面によって
形成されたものであるかは、未知であると考えなくては
ならない。そこで本発明では、２つのＴＶカメラによっ
て、両眼立体視した画像データから、Ｐｉがどのスリッ
ト光束面によって形成されたものであるかをめてゆく。

絶対空間中において、撮像面２１上の特徴点Ｐ□と、第
１のカメラの視点Ｅ１とを結ぶ第１の仮想的直線２３を
考え、この直線２３の延長と、スリット光束面との交点
をめる。このとき撮像面２１のかわりに第４図中のイメ
ージ面１６に相当する任意のイメージ面を考えても、第
１の仮想的直線２３は、撮像面上の点Ｐｉと、イメージ
面上のＰｉに相当する点を必ず通過するので、該直線と
スリット光束面との交点としては同じ結果が得られる。

直線２３と、３つのスリット光束面２−１〜２−３との
交点を第５図のＰｉｌ、Ｐｉ２．Ｐｌ３とすると、Ｐｉ
１〜Ｐｉ３　のうち１つは、スリット光束面が３次元物
体３と交わってできる３次元物体の表面上の特徴点であ
り、真の交点である。一方Ｐｉ１〜Ｐｉ３のうちの残り
２つは偽の交点であって、３次元物体３の表面に形成さ
れるスリット・パターン上の点ではない。

一方、右画面上の特徴点Ｐ、に相当する３次元物体３の
表面上の点が、第２のＴＶカメラの視角からも見える点
であれば、当然左画面上においても、Ｐｉに対応する特
徴点が存在するはずである。

そこで、撮像面２２（左画面）上においても、スリット
ハターンの形状から適当に特徴点？、を選択し、その特
徴点′！ｊと第２のＴＶカメラ６の視点Ｅ２を結ぶ第２
の仮想的直線２４を絶対空間中において考え、この直線
２４の延長と、３つのスリット光束面２−１〜２−３と
の交点をＰ、、Ｐｌ２゜Ｐｌ３とする。右画面で考えた
場合と同様に、Ｐｊ１〜Ｐｊ３−のうち１つは、スリッ
ト光束面が３次元物体３と交わってできるスリット・パ
ターン上の特徴点であり、真の交点である。そして右画
面上のＰｌ　と、左画面上のＰ、が、対応していれば、
その交点は、右画面上の特徴点Ｐ１からめた第１の仮想
的直線の真の交点と一致する。第５図の例においては、
第２のスリット光束面２−２との交点であるＰｉ２　と
Ｐｌ２とが一致する。

一方、Ｐｉ１〜Ｐｊ３のうちの残り２つは偽の交点であ
って、３次元物体３の表面上に形成されたスリット・パ
ターン上の点ではない。従ってＰ、１〜Ｐｉ３　のいず
れとも一致しない。もちろんＰ、とｐ、が対応点同士で
なければ、Ｐｉ１〜Ｐ、３のどの組合せにおいても一致
は検出されない。

Ｐｉ　とＰｊとの対応関係は事前には不明であるため、
実際７の手順としては、右画面上の特徴点Ｐ、（ｉ＝１
．２．・・・・・・）によって決定される第１の仮想的
直線群と各スリット光束面との交点Ｐｉｋ（ｋ＝１．２
．ｓ）、および、左画面上の特徴点Ｐｊ（）−１＋　２
　＋・・・・・・）によって決定される第２の仮想的直
線群と各スリット光束面との交点Ｐ、ｋ（ｋ＝１．２．
３）をすべてめ、Ｐｉｋの３次元的位置とＰｊｋ　の３
次元的位置が一致するようなｉとｊのベアを、対応関係
の確認できた特徴点として登録してゆく、このときＰＡ
＝Ｐｊｋの座標値が該当する３次元物体表面上の点の３
次元的位置を表わしている。上記の操作は、いくつかの
顕著な特徴点に対して行なえばよいものであって、一度
対応するスリット光束面の番号ｋが確認できれば、たと
えば、撮像面２１上において、Ｐｌを含む一連のスリッ
ト・パターンは、すべて同一のスリット光束面によって
形成されたものであるから、Ｐｉを含むスリット・パタ
ーン上の任意の点について、第１の仮想的直線と、該当
するスリット光束面（２−ｋ）との交点をめるととによ
り、その絶対空間における位置を直接求めることができ
る。

カメラと、スリット光源の設定角度および、３次元物体
の形状によっては、まれに第１あるいは第２の仮想的直
線の延長上に、２つ以上の真の交点が存在する可能性も
ある。２つ以上の真の交点があっても、一般にはそれぞ
れに対応関係が確認できるが、まれには対応関係が一意
に決定できない交点位置の組合せも存在する。

そのような場合には、入力画像中のスリット・パターン
像を直線近似するなどの方法によって直線の両端点、あ
るいは直線上の数点などの特徴点の組合せによって対応
関係の判断を行なってゆく。

また一方の画面上には存在する特徴点が、他の画面上で
は隠れてしまって見えない場合もある。

この場合には、ＰｉｋとＰ３にのあらゆる組合せの中に
も、３次元位置の一致するベアが存在しない。従ってそ
のような特徴点は、他方の画面上では隠れているとして
情報を登録する。

以上説明してきたような構成によってなる本発明の物体
検出方法を採用し〕、３次元物体の位置。

形状認識装置を構成した一実施例を以下に説明する。第
６図は同実施例のブロック構成図である。

本実施例では、ＣＰＵによって左・右両画面の入力画像
データを処理して、本発明にかかる位置検出方法により
、いくつかの特徴点について、左・右両画面間での対応
関係、および３次元物体表面上での絶対位置をめる。そ
れらのデータをもとに対象である３次元物体の位置、形
状の認識を行なう。

第６図に２いて、１はスリット光源、５，６は第１．第
２のＴＶ右カメラある。３１．３２はそれぞれ第１．第
２のＴＶ右カメラらの入力画像ａ。

ｂを格納する第１．第２の画像メモリである。３３はＣ
ＰＵであり、以下の構成要素は、すべてこのＣＰＵＫよ
って動作する。４２はカメラ−パラメータ、４３は光源
パラメータであり、あらかじめデータとして与えておく
。３５．３６は第１．第２の特徴抽出部であり、入力画
像ａ−，ｂに対して２値化、細網化、直線近似などの従
来の方法によって入力画像中の特徴点などの特徴データ
ｃ、ｄを抽出する。３７は第１の仮想的直線をめる手段
であり、前記特徴データＣの中の特徴点Ｐｉと、第１の
ＴＶカメラ５の視点Ｅ１とを結ぶ直線の式θをめる。ｔ
ｌは第１の画像メモリ上から第１のＴＶ右カメラの撮像
面上へのＩ！ｉ標変侯を行なう変換マトリクス、Ｔ１は
第１のＴＶカメラ５の撮像面上にとったｘ、　−ｙｌ−
ｚｌ　座標系から絶対座標系への変換マトリクスであり
、いずれもカメラ・パラメータ等からあらかじめめてお
いてＣＰＵ３３が記憶している。３８は第２の仮想的直
線をめる手段であり、前記特徴データｄの中から選択し
た特徴点Ｐ、と、第２のＴＶ右カメラの視点Ｅ２と葡結
ぶ直線の式ｆをめる。ｔ２は第２の画像メモリ３２上か
ら、第２のＴＶ右カメラの撮像面上への座標変換を行な
う変換マトリクス、Ｔ２は第２のＴＶ右カメラの撮像面
上にとったＸ２−Ｔ２−Ｚ２座標系から絶対座標系への
変換マトリクスである。

３９はスリット光束面との交点をめる手段であり、第１
の仮想的直線をめる手段３７でめた第１の仮想的直線、
あるいは第２の仮想的直線をめる手段３８でめた第２の
仮想的直線と、ＣＰＵ３３によって指示されるに番目の
スリット光束面との交点Ｐｉｋ＋　Ｐｊｋの３次元座標
ｑ、ｈをめる。ＳｋはＣＰＵ３３があらかじめ記憶して
いるに番目のスリット光束面の式である。４゜は、第１
の座標データの登録部であり、３９でめた第１の仮想的
直線とスリット光束面との交点Ｐｉｋ　の座標ｑを格納
する。４１は、第２の座標データ登録部であり、３９で
め」た第２の仮想的直線とスリット光束面との交点Ｐｊ
ｋ　の座標りを格納する。４２は、対応関係検出部であ
り、前記第１．第２の座標データ登録部に格納されてい
るＰｉｋおよびＰｊｋ（’　ｒ　ｊ　＝１　、２　、・
・・・・・）の座標データｇ、ｈの間で一致するペアを
検出する。

４３は、対応関係登録部であり、対応関係検出部４２に
おいて対応関係の確認された２つの特徴点ＰｉｋとＰｊ
ｋおよび対応するスリット光束面の番号ｋを情報として
登録する。４４は、位゛置、形状認識部であり、対応関
係登録部４３に登録されている左、右両画面上の特徴点
同士、およびスリット光束面との対応関係のデータと、
座標データ登録部４０．４１に格納されている第１．第
２の座標データｑ、ｈ等をもとに、対象である３次元物
体の位置、形状等の認識を行なう。

上記各構成要素の詳細について、さらに説明を加えると
、第１．第２の特徴抽出部３５．３６および位置、形状
認識部４４については、従来から研究発表が多く行なわ
れており、たとえば「土井他、”レーザ光切断法による
３Ｄ物体の認識”。

計測自動制御学会論文集、　Ｖｏｇ９　、　／Ｋ　１　
、　ＰＰ１ａ−２１１（１９７３）Ｊ　ｌ　ｒ大島他、
パ三次元物体認識のための特殊ハードウェア″、電子技
術総合研究所　報、ＶｏＲ３？　、　／ｆｉｉ　５　、
　ＰＰ４９３−５０１　。

（’１９７３）Ｊなどに詳しく開示されている。

仮想的直線をめる手段３７．３８〜対応関係登録部４３
までの構成要素の一連の動作および具体的方法について
は、第７図Ａ−Ｃのフロー・チャートで示す。フロー・
チャートの右に付した番号は対応する第６図中の構成要
素の番号である。

初期状態としてｉ＝１．に＝１の状態からスタ−卜する
。まず第１の画像メモリ３１上の特徴データＣの中から
任意の特徴点ｐｉを選択する。これに対応する第１のＴ
Ｖカメラの撮像面上の点をめるため、座標変換マトリク
スｔ１によってＰｉを第１のＴＶカメラの撮像面上にと
ったｘｌ−ｙ１座標系の座標ｐ、＝ｐ、ｘ　ｔｌに変換
する。撮像面のかわ・りに最初から、第１の画像メモリ
３１上に相当するイメージ面を考えておけば上記のステ
ップは不要である。Ｐｏのｘｌ−ｙｌ−ｚ、座標系での
座標をＰ　ｉ（Ｘｐ　１　、　Ｙｐ、　、　Ｑ　）とす
ると、次にこれを絶対座標系への変換マトリクスＴ１に
よって絶対座標ＰニーＰＩＸＴ１に変換する。一方、第
１のＴＶカメラ５の視点Ｅ１のｘｌ−ｙｌ−ｚ１座標系
での座標はＥｌ（ｏ　、　ｏ　、　輸）であり、これを
同様に絶対座標Ｅ１＝Ｅ１　ｘＴｌ　に変換する。次に
絶対座標系において、上記ＰｉとＥｌ　とを結ぶ第１の
仮想的直線の式ｅをめる。

次のステップでは、あらかじめ既知デュタとして記憶し
ているに番目のスリット光束面の平面式Ｓｋと、上記直
線の式ｅとを連立させて交点Ｐｉｋの絶対座標ｑをめる
。

上記一連の操作の実際上の方法としては、あらかじめ座
標変換と連立方程式の解を文字式の形でめておき、カメ
ラ・パラメータ、光源パラメータの既知のデ〜りと、Ｐ
、の第１の画像メモリ上における座標値およびスリット
光束面を表わす式の係数をデータとして与えることによ
り、交点Ｐｉｊの３次元座標値全算出する。

なお上記の説明では、Ｐ、とＥ４を共に絶対座標に変換
してから、２点を結ぶ直線の式をめているが、Ｐ□とＥ
ｌをｘｌ−ｙｌ−ｚ１座標系で表現し、２点を結ぶ直線
の式を同座標系においてめ、次に該直線の式を絶対座標
系に変換するという手順も可能であり、結果としては同
じものが得られる。

求めた交点Ｐｉｋの座標データｑを、第１の座標データ
登録部４ｏに格納した後、ｋ＝１ｃ＋１として次のスリ
ット光束面との交点をめる処理をくり返す。最後のスリ
ット光束面（ｋ＝ｎ）との交点までめ終ると、ｓ＝ｉ＋
１として、次の特徴点Ｐｉを選択して、上記の操作を最
初からくり返す。第１の画像メモリ上からは、２個の特
徴点を選択し、処理するものとする。

次に、第２の画像メモリ上からも、ｍ個の特徴点Ｐ　ｊ
、（）　−１ｒ　２　＋・・・・・・、　ｍ　）を選択
して、全く同様の処理をくり返すことにより、各スリッ
ト光束面との交点Ｐ、ｋ（ｋ＝１．２　、・・・・・・
、ｎ）の座標データを、第２の座標データ登録部４１に
格納する。

次に、対応関係検出部４２によって、第１および第２の
座標データ登録部４０．４１に格納されているＰｌにお
よびＰｊｋ　の座標データのあらゆる組合せについて空
間中での距離Ｄ　＝　Ｐｉ、・Ｐｊｋをめ、あらかじめ
定められているいき値Ｔｈとの比較を行なう。いき値Ｔ
ｈは、検出誤差、計算誤差などを吸収するための値であ
り、ＤくＴｈが成立すればＰｌｋ　とＰｌにの座標が一
致する。すなわち、Ｐ、とＰ、とが対応点同士であると
判断して、ＰｌとＰｊの対応関係および該当するスリッ
ト光束面の番号になどを、対応関係登録部４３に記録す
る。

座標データの一致するベアの検出できなかったＰ、ある
いはＰ、については、他方の画面上には、対応する特徴
点がないものとして情報を記録する。

対応点の検出が終了すると、位置、形状認識部４４に制
御を移して、対応関係登録部４３に格納されている左、
右両画面間の対応の関係のデータおよび座標データ登録
部４０．４１に格納されている３次元物体表面上の点の
座標データ等をもとに、対象物体の位置、形状認識を行
なう。

なお、第１の画像メモリ３１上において、対応関係の確
認されたＰ、を含む１つながりのスリット・パターン上
の任意の点は、もはや対応関係の確認を行なう必要はな
く、その点によって決定される第１の仮想的直線と、該
当するスリット光束面との交点から、直接３次元的な位
置をめることができる。従って、必要に応じて認識を行
なうためのデータを補充することが簡単にできる。

なお、第５図の例で示した、２つのカメラおよびスリッ
ト光源の設定条件（位置・角度等）は、代表的な例であ
り、平行移動等も含めてより一般的な設定条件のもとに
カメラ等を配置することも可能である。ただし、２つの
カメラおよびスリット光源の配置をうまく設定すること
により、位置検出精度の向上、座標値計算の簡単化など
の利点が生ずるため、上記２つのカメラおよびスリット
光゛源の設定条件をうまく選ぶことが望ましい。なお、
本発明では２つのカメラを使用することとしているが、
ミラー等を用いて、１つのカメラで異なる角度からの画
像を順次入力する方法も、もちろん採用することができ
る。またスリット光として、網目状のパターン（グリッ
ド光）などを採用することも可能である。必要に応じて
、本発明の一部をハードウェアによって構成することも
可能である。

発明の効果 以上の説明で述べてきたように、本発明の物体位置検出
方法によれば、簡単な構成で、従来の方法のみでは困難
で、あった両眼立・体視をした時の左、右両画面間の対
応づけの問題を解決できると共に、い。

３次元物体上の特徴点の３次元的位置を直接求めること
ができる。対応づけの問題が解決されたことにより、従
来ｎ本のスリット像に対してｎ回の画像入力と、特徴抽
出のための前処理が必要であったものが、１回ですむよ
うになり、大幅な画像入力、前処理時間の短縮が実現で
きる。また以後のデータ処理も簡単な計算ですむため、
本発明は実用的な３次元物体の認識装置を実現可能にす
るという意味で産業的に非常に大きな効果が期待できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリット光を用いた距離測定方法を示す
原理図、第２図は本発明の物体検出方法の一実施例にお
ける画像入力部を示す概念図、第３図ａ、ｂは第１図お
よび第２のＴＶ右カメラよる入力画像の例を示すパター
ン図、第４図はカメラ光学系と撮像面、入力画像の関係
を示す概念配置図、第６図は同実施例の構成を説明する
ための概念図、第６図は同実施例の構成を示すブロック
図、第７図Ａ−Ｃは同実施例の動作を説明するフ０−・
チャートである。 １・・・・・・スリット光源、２・・・・・・スリット
光束面群、５．６・・・・・・第１．第２の画像入力装
置、２１．２２・・・・・・第１．第２の画像入力装置
の撮像面、２３２．２４・・・・・・第１．第２の仮想
的直線、３７．３８・・・・・・第１．第２の仮想的直
線をめる手段、３９・・・・・・スリット光束面との交
点をめる手段、４２・・・対応関係検出部、４４・・・
・・・位置、形状認識部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 α ４　図 す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検出物体にスリット光源から複数本のスリット・パタ
   ーンを照射し、前記被検出物体を互いに異なる２つの方
   向から第１および第２の画像入力装置によって撮像し、
   前記第１の画像入力装置の撮像面上に結像したスリット
   ・パターン上の任意の１点を選択し、前記選択した第１
   の選択点と前記第１の画像入力装置のレンズ系の光学的
   中心とを結んでなる３次元空間中の第１の仮想的直線を
   め、前記第２の画像入力装置の撮像面上に結像したスリ
   ット・パターン上の任意の１点を選択し、前記選択した
   第２の選択点と前記第２の画像入力装置のレンズ系の光
   学的中心とを結んでなる３次元空間中の第２の仮想的直
   線をめ、前記第１および第２の仮想的直線と、前記スリ
   ット光源から照射される複数のスリット光束平面のうち
   の任意の１つとの４１．′よび第２の交点をめ、前記第
   １および第２の交点の３次元空間における位置を比較す
   ることによって、前記第１および第２の選択点の対応関
   係を検出し、対応のとれた前記選択点に該当する前記被
   検出物体表面上の魚の３次元位置を検出することを特徴
   とする物体検出方法。