JPS63155366A - 立体形状構成方式 - 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】 〔概　要〕 本発明は３次元形状計測において、複数枚の距離画像か
ら全体の立体形状を構成するため各距離画像をオクトツ
リー表現し、そのオクトツリーの積集合を得ることによ
り物体の形状を構成するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は３次元計測における立体形状構成方式に関し、
特に複数の距離画像からオクトツリー形状を得、これに
より物体の立体的形状を構成するようにした立体形状構
成方式に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、工業用ロボットの視覚として物体までの距離の測定、
相対位置関係の測定、立体形状の取得等に３次元計測技
術が取り入れられている。３次元計測の代表的手法とし
てはスポット投光法とスリット投光法がある。いずれの
方法においても投光器によってビーム光あるいはスリッ
ト光を得、テレビカメラを回動して反射光を計測する構
成となっており、テレビカメラ上に投影された対象物体
からの反射光の位置をコンピュータ解析することによっ
て物体までの距離、位置関係、立体形状等を得ている。

このように３次元物体の形状計測は非接触で行われるこ
とを基本とし、スポット投光法では得られた各点の距離
を３角測量法により測定し３次元的に直線補間すること
で全体の立体形状を得ている。スリット投光法はスポッ
ト投光法を改良したもので、スポット光をスリット光に
変えたものであり距離測定の時間などが改善される。

しかしながら、いずれの方法においても３次元物体の立
体形状を得るのに物体までの距離計測が要件とされてお
り、時間を要するという問題があり効率的な立体形状の
取得方法が望まれている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は上
記の問題点を解消した３次元計測における立体形状構成
方式を提供することにあり、第１図に本発明に係る原理
ブロック図を示すように、基本的には距離画像入力部１
とオクトツリー表現部２と立体構成部３によって構成さ
れており、距離画像入力部１は所定の方向から見た場合
の物体の距離画像を複数人力する部分であり、オクトツ
リー表現部２によって各距離画像はオクトツリー形状に
表現され、立体構成部３によってすべてのオクトツリー
表現の距離画像の積が求められこれによって立体形状を
得るものである。この場合、距離画像を得るのは前述の
スポット投光法やスリット投光法を用いるが、得られた
複数の距離画像を独立にオクトツリー表現した後で補間
などを行わずに立体を構成するので、時間的な効率が図
れる。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る立体形状構成方式を実施する装置
のブロック図である。第２図において、１００は距離画
像入力部、２００はオクトツリー表現部、３０１は最大
ノードレベル検出部、３０２はノード共有検出部、３０
３はノード検定部、３０４はメモリである。３０１〜３
０４によって立体構成部を構成している。

距離画像入力部１００は、第３図に示す如く物体をＡ、
Ｂ、Ｃの方向から見た場合のそれぞれの複数の距離画像
を入力する部分であって、一般に使われる距離計測装置
である。即ち、３次元物体の距離情報を得る方法であれ
ばよく、例えば前述のスポット光あるいはスリット光に
よる投光法によるものでよい。

オクトツリー表現部２００は入力された距離画像をオク
トツリー表現する部分である。オクトツリー表現とは第
４図、第６図等に示す如く、８コのツリー（木）を順次
に求めていくもので、８コに区切られた空間の中に対象
物体の占める状態を示している。即ち、第３図のＡ方向
から見た図（Ａ視図）はＡに示され、Ｂ視図はＢに示さ
れ、Ｃ視図はＣに示されるが、点線で示すような立方体
を考えたとき、各々の番号で示した８つの立方体につい
て第４図に示す如く物体で占有されているか否かを白点
と黒点と半黒点で示したものをオクトツリー表現として
いる。

この場合、白点は空間で占められており物体は存在しな
い状態、黒点は空間が全部物体で占められている状態、
半黒点は一部分が物体で占められている状態を示してい
る。第４図（ａ）について見るならば、最初の状態は物
体が空間の一部分を占めているので１段目のレベルが半
黒点であり、この半黒点について物体の占有している具
体的位置は番号３．６．７の立方体なので、２段目のレ
ベルの３．６．７が黒点となっている。尚、この場合、
番号７についてはＡ視図については影となっているので
実際に占有されているか否かに拘らず、物体有として黒
点にしている。

次に第４図（ｂ）のオクトツリーについて説明する。こ
の場合には、前述同様、１段目のレベルは半黒点である
が、２段目のレベルについては、番号３と番号６は物体
で占有されており、番号７についてはＢ視図においては
物体が一部分しか占めていないので半黒点となる。次に
この番号７０半黒点について、前述同様８コの区切りを
設けどの番号の区切りが物体で占有されているか否かを
次の段のレベルにてマークする。以下同様にして半黒点
の個所について次々と段を設けてツリーを下位方向に成
長させていく。即ち、第４図（ｂ）の番号７の部分につ
いてツリーは下位方向に成長していき、第４図（Ｃ）で
は番号６の部分についてツリーが成長していく。形状が
複雑であってもこのように次々とオクトツリー表現を発
展させていくことができる。

このようにして出来上った第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ
）の各オクトツリーについて、これらを掛合せた積集合
を求める。即ち、Ａｌ”ＩＢｎｃを求める。

この場合、各マークには優先順位があり、白点、半黒点
、黒点の順に優先順位が高い。これは、実際に積集合を
得るときに、例えば、Ａｌ”１Ｂｎｃが白点×半黒点Ｘ
半黒点のときは白点を採用し、半環点×黒点×黒点のと
きは半黒点を採用する。また、すべてが半黒点の場合に
は当然半環点を採用する。このようにして、第４図（、
ｌ）、（ｂＬ　（ｃ）の各レベル同士を掛は合せた積集
合ＡｎＢｎＣが第５図に示すように求められる。このよ
うにして求められたオクトツリー表現から、前述とは全
く逆にたどることによって第６図に示す具体的立体形状
を求めることができる。

第２図に示す最大ノードレベル検出部３０１はオクトツ
リー表現されたすべての距離画像の最大ノードレベルを
決定する。第４図、第５図の最上位の半黒点がここに云
う最大ノードレベルである。

明らかなように最大ノードレベルは白と黒により共有さ
れていることがわかる。これは前述のごとく８コの区切
られた空間の一部分に物体があることを示している。ノ
ード共有検出部３０２は最大ノードレベルから順に各レ
ベルごとのノード共有個所を検出する。例えば、第４図
（ｂ）の番号７の半黒点などが該当する。ノード検出部
３０３はノード共有部分のうち、ノードが完全であるも
のをメモリ３０４に書き込み、不完全なノードは再びノ
ード共有検出部３０２に戻している。このような一連の
処理はノードレベルが最下位レベルになった時に終了す
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、距離計測の方法
によらず、複数の距離画像から物体の立体形状を計測で
きるので、効率的に計測できる効果がある。また、オク
トツリー表現によって立体構造をメモリしているので、
データ伝送が容易である等の効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明に係る立体形状構成方式を実施する装置
のブロック図、 第３図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は立体形状を説明す
る図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はオクトツリー表現を説
明する図、 第５図は積集合により得られたオクトツリーを説明する
図、 第６図は第５図のオクトツリーにより得られた立体形状
を説明する図である。 （符号の説明） １．１００・・・距離画像入力部、 ２．２００・・・オクトツリー表現部、３・・・立体構
成部、 ３０１・・・最大ノードレベル検出部、３０２・・・ノ
ード共有検出部、 ３０３・・・ノード検出部、 ３０４　・・・メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、３次元計測における立体形状構成方式において、対
   象物体を所定の複数の方向から見たときの距離画像を入
   力する距離画像入力部と、得られた距離画像から前記複
   数の方向のそれぞれについてオクトツリーを求めるオク
   トツリー表現部と、前記それぞれのオクトツリーの各ノ
   ードレベルにおける積集合得、前記積集合からさらにオ
   クトツリーを得る立体構成部とを備え、前記積集合によ
   り求められたオクトツリーに基づいて立体形状を得るよ
   うにしたことを特徴とする立体形状構成方式。