JP3192736B2 - Recognition method for stairs of moving objects - Google Patents
Recognition method for stairs of moving objectsInfo
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Landscapes
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は移動体の階段などの認
識方法に関し、より具体的には外界を立体視して移動す
る移動ロボットにおいて階段などの路面から突出する物
体を高速に認識して位置情報を得る様にしたものに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for recognizing stairs of a moving object, and more specifically, to a mobile robot moving in a three-dimensional view of the outside world by recognizing objects protruding from a road surface such as stairs at a high speed. It relates to a device that obtains location information.
【0002】[0002]
【従来の技術】近時、脚式、車輪型、クローラ型などの
種々の自律型の移動ロボットが提案されている。その様
なロボットを移動させるには、予め設定した移動パター
ンに従って所定の経路を移動させる手法と、移動ロボッ
トに外界を認識する視覚センサなどを備えさせ、ロボッ
トに四囲の状況を認識、判断させて移動させる手法とが
考えられる。前者の手法をとるときは予め地図情報など
の正確な位置情報を用意する必要がある。後者の手法を
とるときはその様な位置情報は不要となる代わり、自ら
階段など水平路面から突出する物体を速やかに認識して
その位置情報を得なければならない。後者の従来技術と
しては例えば特開昭59─79377号公報記載のもの
が知られている。この例においては1個の視覚センサの
み備えて移動しつつ異なった位置で画像を得、2値化処
理を行って階段の幅などを測定している。2. Description of the Related Art Recently, various autonomous mobile robots such as a leg type, a wheel type, and a crawler type have been proposed. In order to move such a robot, a method of moving a predetermined route according to a preset movement pattern and a mobile sensor equipped with a visual sensor for recognizing the outside world are provided, and the robot is made to recognize and judge the surrounding conditions. It is possible to use a moving method. When using the former method, it is necessary to prepare accurate position information such as map information in advance. When the latter method is used, such position information is not required, but the position information must be obtained by quickly recognizing an object protruding from a horizontal road surface such as a stairway. As the latter prior art, for example, the one described in JP-A-59-79377 is known. In this example, only one visual sensor is provided, images are obtained at different positions while moving, and binarization processing is performed to measure the width of the stairs.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術は階
段の存在の認識自体は行っておらず、階段が存在するこ
とを前提としてその主要諸元を測定することを主眼して
いるが、一般的に外界を認識するときに対象物が何であ
るか特定するのが容易ではなく、そのために専用のハー
ドウェアを備え、対象物の輪郭を抽出するにも空間微分
などの複雑な画像処理を行う必要がある。The above-mentioned prior art does not recognize the existence of the stairs itself, and focuses on measuring the main specifications on the assumption that the stairs exist. It is not easy to specify what the object is when recognizing the outside world, so it is equipped with dedicated hardware and performs complex image processing such as spatial differentiation to extract the outline of the object. There is a need.
【0004】従って、この発明の目的は、簡易に階段な
どの水平路面からの障害物を認識してその位置情報を得
ることができ、専用のハードウェアなどを特に必要とせ
ずに一般の計算機システム上でも容易に構築することが
できる移動体の階段などの認識方法を提供することにあ
る。Accordingly, an object of the present invention is to easily recognize an obstacle from a horizontal road surface such as a stair and obtain its position information, and it is possible to generally use a general computer system without special hardware or the like. It is an object of the present invention to provide a method for recognizing a staircase of a moving object which can be easily constructed even on the above.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ためにこの発明は以下のように構成した。後述する符合
を付して説明すると、請求項1項にあっては、1つまた
は複数の視覚センサ36を有し、それから得られる情報
を参考にして移動制御を行い移動する移動体(脚式移動
ロボット)における略水平面を有する多面体(階段5
0)の認識方法において、前記視覚センサから得られる
画像に対して所定の2値化処理を施すことにより、前記
多面体の略水平面(具体的には床面と平行な面)50a
を示す画素が、前記略水平面を区分する境界領域内(黒
色テープ52)及び背景内(壁面50bなど)の画素と
は異なる出力値を持つような外界についての2値画像を
得(制御ユニット26,S1,S10,S12)、前記
略水平面について、前記得た2値画像における面積を求
め(制御ユニット26,S1,S14)、及び前記求め
た略水平面の面積に基づいて前記多面体を認識する(制
御ユニット26,S1,S16〜S20)ことからなる
如く構成した。また、請求項2項にあっては、1つまた
は複数の視覚センサ36を有し、それから得られる情報
を参考にして移動制御を行い移動する移動体(脚式移動
ロボット)における略水平面を有する多面体(階段5
0)の認識方法において、前記視覚センサから得られる
画像に対して所定の2値化処理を施すことにより、前記
多面体の略水平面(具体的には床面と平行な面)50a
を示す画素が、前記略水平面を区分する境界領域内(黒
色テープ52)及び背景内(壁面50bなど)の画素と
は異なる出力値を持つような外界についての2値画像を
得(制御ユニット26,S1,S10,S12)、前記
得た2値画像について座標軸においてx方向とy方向と
から走査し、前記得た2値画像における前記略水平面の
位置的な特徴を示す特徴点を複数個求め(制御ユニット
26,S2,S102)、前記求めた特徴点に基づき、
前記得た2値画像における前記略水平面の形状を求め
(制御ユニット26,S2,S104,S106,S1
08)、前記求めた略水平面の特徴点及び形状から前記
略水平面の所定の部位を複数個求め(制御ユニット2
6,S3,S110)、及び前記求めた所定の部位から
前記多面体の3次元位置(3次元情報)を算出する(制
御ユニット26,S4,S5,S6,S7)ことから な
る如く構成した。 また、請求項3項にあっては、前記略
水平面ごとに対応点(端点)を決定して前記3次元位置
を算出する(制御ユニット26,S5,S6)如く構成
した。 Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. Signs described below
With description of those, in the one of claims, have one or more visual sensors 36, the moving mobile (legged moving performs movement control information obtained therefrom with reference
Polyhedron having a substantially horizontal surface definitive robot) (staircase 5
Oite the recognition method 0), by and against the image obtained from the visual sensor performs a predetermined binarization, the
A substantially horizontal plane of the polyhedron (specifically, a plane parallel to the floor) 50a
Pixels exhibiting the found the substantially border region partitioning the horizontal plane (Black
Color tape 52) and the background in (wall surface 50b, etc.) of the pixel and the resultant (control unit the binary image of the outside world, such as with different output value 26, S1, S10, S12) , wherein
For substantially horizontal, and measuring the area in the obtained binary image (control unit 26, S1, S14), and recognizes the polyhedron based on the area of the substantially horizontal plane determined (control
Control unit 26, S1, S16 to S20) . In claim 2, one or more
Has a plurality of visual sensors 36, and information obtained therefrom.
The moving body (leg type movement)
Polyhedron (staircase 5) having a substantially horizontal plane in a robot
0) In the recognition method, the information is obtained from the visual sensor.
By performing a predetermined binarization process on the image,
A substantially horizontal plane of the polyhedron (specifically, a plane parallel to the floor) 50a
Is indicated in the boundary area (black
Color tape 52) and pixels in the background (wall surface 50b, etc.)
Produces a binary image of the outside world with different output values
(Control units 26, S1, S10, S12)
For the obtained binary image, the x direction and the y direction
From the above, the substantially horizontal plane in the obtained binary image
A plurality of feature points indicating positional features are obtained (control unit
26, S2, S102), based on the obtained feature points,
Obtain the shape of the substantially horizontal plane in the obtained binary image
(Control unit 26, S2, S104, S106, S1
08), the characteristic point and the shape of the obtained substantially horizontal plane
A plurality of predetermined portions of a substantially horizontal plane are obtained (control unit 2
6, S3, S110) and from the determined predetermined part
Calculating the three-dimensional position (three-dimensional information) of the polyhedron (control
Control unit 26, S4, S5, S6, S7) it since
It was configured as follows. According to a third aspect of the present invention,
The corresponding point (end point) is determined for each horizontal plane, and the three-dimensional position is determined.
(Control unit 26, S5, S6)
did.
【0006】[0006]
【作用】例えば請求項1項においては、多面体の略水平
面の2値画像の面積に基づいて多面体を認識するので、
構成が簡易であって専用のハードウェアなどを必要とせ
ず、また予め作られた地図情報などの正確な位置情報を
必要としない。その結果、工場、事務所などの移動体の
作業環境で階段を含む移動経路をおおまかに指示するの
みで、その階段を発見して昇降することが可能となる。
尚、その様な限定的な作業環境では階段などの多面体の
上面(略水平面)に背景に対して十分大きな明度を与え
ておくのは、さして支障とはならない。 For example, in the first aspect, the polyhedron is substantially horizontal.
Since the polyhedron is recognized based on the area of the binary image of the surface ,
It has a simple configuration and does not require dedicated hardware or the like, and does not require accurate position information such as pre-made map information. As a result, it is possible to find the stairs and go up and down only by roughly instructing the moving route including the stairs in the working environment of the mobile body such as the factory or the office.
In such a limited working environment, it is not a problem to give a sufficiently high brightness to the background on the upper surface (substantially horizontal plane) of a polyhedron such as a staircase.
【0007】[0007]
【実施例】以下、移動体として2足歩行脚式移動ロボッ
トを例にとってこの発明の実施例を説明する。図1はそ
のロボット1を全体的に示す説明スケルトン図であり、
左右それぞれの脚部に6個の関節(軸)を備える(理解
の便宜のために各関節(軸)をそれを駆動する電動モー
タで例示する)。該6個の関節(軸)は上から順に、腰
の脚部回旋用の関節(軸)10R,10L(右側をR、
左側をLとする。以下同じ)、腰のピッチ方向(x方
向)の関節(軸)12R,12L、同ロール方向(y方
向)の関節(軸)14R,14L、膝部のピッチ方向の
関節(軸)16R,16L、足首部のピッチ方向の関節
(軸)18R,18L、同ロール方向の関節(軸)20
R,20Lとなっており、その下部には足部22R,2
2Lが取着されると共に、最上位には胴体部(基体)2
4が設けられ、その内部にはマイクロ・コンピュータか
らなる制御ユニット26が格納される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below by taking a bipedal legged mobile robot as an example of a moving object. FIG. 1 is an explanatory skeleton diagram showing the entire robot 1.
Each of the left and right legs has six joints (axes) (for convenience of understanding, each joint (axis) is exemplified by an electric motor that drives it). The six joints (axis) are, in order from the top, joints (axis) 10R, 10L (R on the right side, R,
Let L be the left side. The same applies hereinafter), joints (axes) 12R and 12L in the waist pitch direction (x direction), joints (axes) 14R and 14L in the same roll direction (y direction), and joints (axes) 16R and 16L in the knee pitch direction. , Joints (axes) 18R, 18L in the pitch direction of the ankle, and joints (axes) 20 in the same roll direction
R, 20L, and a foot 22R, 2
2L is attached, and at the top is the body (base) 2
4, a control unit 26 comprising a microcomputer is stored therein.
【0008】上記において股関節は関節(軸)10R
(L),12R(L),14R(L)から構成され、ま
た足関節は、関節(軸)18R(L),20R(L)か
ら構成されると共に、脚部リンクは左右の足についてそ
れぞれ6つの自由度を与えられ、歩行中にこれらの6×
2=12個の関節(軸)をそれぞれ適宜な角度に駆動す
ることで、足全体に所望の動きを与えることができ、任
意に3次元空間を歩行することができる様に構成され
る。尚、股関節と膝関節との間は大腿リンク28R,2
8Lで、膝関節と足関節との間は下腿リンク30R,3
0Lで連結される。これらの関節は主として先に述べた
様に電動モータと、その出力を倍力する減速機とから構
成されるが、その詳細は先に本出願人が提案した出願
(特願平1−324218号、特開平3−184782
号)などに述べられており、それ自体はこの発明の要旨
とするところではないので、これ以上の説明は省略す
る。In the above description, the hip joint is a joint (axis) 10R.
(L), 12R (L), 14R (L), the ankle joint is composed of joints (axes) 18R (L), 20R (L), and the leg links are for the left and right feet, respectively. Given 6 degrees of freedom, these 6x
By driving 2 = 12 joints (axes) at appropriate angles, a desired movement can be given to the entire foot, and the user can walk in a three-dimensional space arbitrarily. The thigh links 28R, 2 are located between the hip joint and the knee joint.
8L, the lower leg link 30R, 3 between the knee joint and the ankle joint
Connected at 0L. These joints are mainly composed of an electric motor and a speed reducer for boosting the output of the electric motor as described above. Details of the joints are described in the application proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 1-324218). JP-A-3-184772
), And the description itself is not the gist of the present invention.
【0009】ここで、図1に示すロボット1の胴体部2
4には剛性を備えたプレート34上にイメージセンサ3
6が2個固定される。イメージセンサ36は公知の受光
部と蓄積部とを備えたCCD(固体映像素子)カメラか
らなり、その出力はマイクロ・コンピュータからなる画
像処理ユニット38に送られる。画像処理ユニット38
は図2に示す如き512×512の画素からなる画像メ
モリを備える。イメージセンサ36はプレート34上に
移動しない様に強固に固定されると共に、プレート34
は軸40上に取着されており、制御ユニット26の指令
に応じて図示しない機構を介して軸40を回動してイメ
ージセンサ36を図1においてy軸方向に揺動できる様
に構成する。また図1に示すロボット1は足部を介して
ロボットに伝達されるx,y,z方向の力成分とその方
向回りのモーメント成分とを検出する6軸力センサ4
4、各関節の角度を検出するエンコーダ46及び路面に
対する胴体部24の傾斜角(速)度を検出する傾斜角セ
ンサ(図示せず)などを備えており、制御ユニット26
はそれらの出力を受けてロボットの姿勢に関する情報を
得ると共にイメージセンサ22から視覚情報を得て目標
関節角(速)度をリアルタイムに算出し、各関節を目標
値に制御して歩行させる。Here, the body 2 of the robot 1 shown in FIG.
4 has an image sensor 3 on a plate 34 having rigidity.
6 are fixed. The image sensor 36 is composed of a CCD (Solid State Imaging Device) camera having a known light receiving unit and a storage unit, and its output is sent to an image processing unit 38 composed of a microcomputer. Image processing unit 38
Has an image memory composed of 512 × 512 pixels as shown in FIG. The image sensor 36 is firmly fixed so as not to move on the plate 34 and
Is mounted on a shaft 40, and is configured to be able to pivot the shaft 40 via a mechanism (not shown) in response to a command from the control unit 26 to swing the image sensor 36 in the y-axis direction in FIG. . The robot 1 shown in FIG. 1 has a six-axis force sensor 4 for detecting a force component in x, y, and z directions transmitted to the robot via a foot and a moment component around the direction.
4. The control unit 26 includes an encoder 46 for detecting the angle of each joint and a tilt angle sensor (not shown) for detecting the tilt angle (speed) of the body 24 with respect to the road surface.
Receives these outputs, obtains information on the posture of the robot, obtains visual information from the image sensor 22, calculates the target joint angle (speed) degree in real time, and controls each joint to a target value to walk.
【0010】この発明の要旨は内界、外界情報を得て自
律的に歩行する移動ロボットにおいて階段などの突起物
を認識することにあるので、以下その点に焦点をおいて
説明する。尚、この発明において階段は図3に示す如き
ものを予定する。階段50は3段からなり、その高さを
ロボット1が直立した場合のイメージセンサ36の位置
よりかなり低く設定しておいてロボット1がその付近に
接近したときに見下ろすことが可能に、即ち各段の上面
50aがその下の段でロボット1のイメージセンサ36
の視界から隠されることがない様に設定すると共に、そ
の上面50aは白色に塗装して背景に対して十分大きな
明度を与えておく。また上面50aの縁部には幅の狭い
黒色テープ52で縁取りしておく。尚、壁面50bは地
のままとする。The gist of the present invention is to recognize protrusions such as stairs in a mobile robot that walks autonomously by obtaining information on the inside and outside worlds, and the following description focuses on this point. In the present invention, the stairs are as shown in FIG. The stairs 50 are composed of three steps, the height of which is set to be considerably lower than the position of the image sensor 36 when the robot 1 stands upright, so that the robot 1 can look down when approaching the vicinity thereof, that is, each step. The upper surface 50a of the stage is the lower stage, and the image sensor 36 of the robot 1
Is set so that it is not hidden from the field of view, and its upper surface 50a is painted white to give a sufficiently large brightness to the background. The edge of the upper surface 50a is bordered with a narrow black tape 52. Note that the wall surface 50b is left as it is.
【0011】図4はその階段認識手法を示す全体PAD
(Problem Analysis Diagram)図(構造化フロー・チャ
ート)であり、前記した画像処理ユニット38の動作を
示すものである。同図においては先ずS1において白領
域の抽出を行う。図5はそのサブチャートである。FIG. 4 is an overall PAD showing the staircase recognition method.
FIG. 3 is a (Problem Analysis Diagram) diagram (structured flow chart) showing the operation of the image processing unit 38 described above. In the figure, first, a white area is extracted in S1. FIG. 5 is a subchart thereof.
【0012】図5を参照して説明すると、先ずS10に
おいて2値化処理を行う。即ち、図6に示される様な原
画像に対して階段50の各段の上面50aと背景とを分
離する様にしきい値を決定し、2値化を行って図7に示
す如き画像を得る。しきい値の決定は適宜な手法で行
う。次いでS12で図2に示した画像メモリにおいてス
キャンライン毎に白線部の最長部とその開始点・終了点
を求める。求めた白線部を表示すると図8に示す様な四
辺形が得られる。続いてS14で求めた白線部がつなが
っているか否か調べ、つながっている部分の初めの行と
終わりの行を記憶し、その面積を求める。次いでS16
で、今求めた白色部分をソートして面積が大きい順に並
べ替える。これは図3に示す様に階段50を視たとき下
の段は上の段に比べて面積が大きくなる筈であるため、
それを利用して後で述べる三角測量での対応づけに備え
るためである。続いてS18で所定の面積未満の部分は
削除してノイズA,B(図8に示す)を抹消する。続い
てS20で残った白色部の上下端を求める。Referring to FIG. 5, first, in step S10, a binarization process is performed. That is, a threshold value is determined for the original image as shown in FIG. 6 so that the upper surface 50a of each step of the stairs 50 is separated from the background, and binarization is performed to obtain an image as shown in FIG. . The determination of the threshold value is performed by an appropriate method. Next, in S12, the longest white line portion and its start point and end point are obtained for each scan line in the image memory shown in FIG. When the obtained white line portion is displayed, a quadrilateral as shown in FIG. 8 is obtained. Subsequently, it is checked whether or not the white line portions obtained in S14 are connected, the first line and the last line of the connected portion are stored, and the area thereof is obtained. Then S16
Then, the obtained white portion is sorted and rearranged in the order of the area. This is because when viewing the stairs 50 as shown in FIG. 3, the area of the lower step should be larger than the area of the upper step.
This is to prepare for the correspondence in triangulation described later using this. Subsequently, in S18, the portions smaller than the predetermined area are deleted, and the noises A and B (shown in FIG. 8) are deleted. Subsequently, the upper and lower ends of the remaining white portion are obtained in S20.
【0013】図4のPAD図に戻ると、続いてS2で四
辺形の種類を判別し、S3でその端点を抽出する。尚、
ここで「端点」は、四辺形の角部の位置を意味するもの
として使用する。Returning to the PAD diagram of FIG. 4, the type of quadrilateral is determined in S2, and the end point is extracted in S3. still,
Here, the “end point” is used to mean the position of the corner of the quadrilateral.
【0014】図9はそのサブチャートであり、先ずS1
00で消失部分を探索する。即ち、イメージセンサ36
を脚式のロボットに装着したことから、ロボットの姿勢
によっては図10に示す様に傾いて写る場合があり、そ
のときは図11に示す如く各段が干渉することがあるた
め、白領域部分の始まりの行の白線部に接している上の
行の部分に白い部分がないかどうか調べ、あれば図12
に示す様にその部分を下の白領域に追加する。更に、そ
の上の行に下の白線部につながる白線部がないか否か調
べ、存在すれば白領域に追加し、存在しなければ探索を
打ち切ってその行を新たな白領域の始まりの行とする。
また終わりの部分についても白領域の終わりの行の白線
部に接している下の行の部分に白い部分がないかどうか
調べ、あればその部分を上の白領域へと追加する。更
に、その下の行に上の白線部につながる白線部がないか
どうか調べ、存在すれば白領域に追加しつつ探索を続
け、存在しなければ探索を打ち切ってその行を新たな白
領域の終わりの行とする。FIG. 9 is a sub-chart of FIG.
At 00, the lost portion is searched. That is, the image sensor 36
Is mounted on a legged robot, and depending on the posture of the robot, the image may be tilted as shown in FIG. 10. In this case, as shown in FIG. 11, the steps may interfere with each other. In the upper row, which is in contact with the white line of the beginning row, check whether there is any white area.
The part is added to the lower white area as shown in FIG. Further, it is checked whether there is a white line portion connected to the lower white line portion in the line above it, and if it exists, it is added to the white region, if not, the search is terminated and the line is changed to the line at the beginning of the new white region. And
Also, regarding the end portion, it is checked whether there is a white portion in the lower line portion which is in contact with the white line portion of the end line of the white region, and if there is, the portion is added to the upper white region. Further, it checks whether there is a white line part connected to the upper white line part in the line below it, and if it exists, continues the search while adding it to the white area, if not, terminates the search and replaces the line with a new white area. End line.
【0015】続いてS102に進み、白線部の開始点・
終了点からxの最大・最小値などが得られる点を求め、
S104で求めた点の間の距離を計算し、S106でそ
の距離から各点の相互関係を求める。即ち、それまでの
作業で登録された2次元的に連続した白領域について、
その領域の始まりと終わりの行と、白領域の乗っている
各行の白線の始まりと終わりとを使用して以下に示す値
を計算する。尚、図2の画面において一番上の線上で右
方向が+の直線をx軸とし、画面の左端の上から下方向
へと延びる直線をy軸とする。この様にx,y 軸を決めた
とき、1つの白領域に含まれる各白線の始まりと終わ
り、及び白線部の始まりと終わりの行のx,y 座標に関し
てx, y, x +y, x−y の最大、最小を与える座標を求め
る。ここで求まったx, y, x +y, x−y の最大・最小値
を与える位置・座標を次の様におく。 xの最大値のxy座標 :max x =(max xx, max xy) xの最小値のxy座標 :min x =(min xx, min xy) yの最大値のxy座標 :max y =(max yx, max yy) yの最小値のxy座標 :min y =(min yx, min yy)) x+yの最大値のxy座標:max x +y =(max xpyx,max xpyy) x+yの最小値のxy座標:min x +y =(min xpyx,min xpyy) x−yの最大値のxy座標:max x −y =(max xmyx,max xmyy) x−yの最小値のxy座標:min x −y =(min xmyx,min xmyy) 上記を図13に示す。Then, the program proceeds to S102, in which the starting point of the white line
Find the point where the maximum / minimum value of x is obtained from the end point,
The distance between the points obtained in S104 is calculated, and the mutual relationship of each point is obtained from the distance in S106. That is, for the two-dimensionally continuous white area registered in the work up to that point,
The following values are calculated using the lines at the beginning and end of the area and the start and end of the white line of each line on which the white area is placed. Note that, in the screen of FIG. 2, a straight line having a + in the right direction on the uppermost line is defined as an x-axis, and a straight line extending downward from the upper left end of the screen is defined as a y-axis. When the x and y axes are determined in this manner, the x, y, x + y, x− with respect to the start and end of each white line included in one white region, and the x, y coordinates of the start and end lines of the white line portion Find the coordinates that give the maximum and minimum of y. The positions and coordinates at which the maximum and minimum values of x, y, x + y, and x−y determined here are set as follows. xy coordinates of the maximum value of x: max x = (max xx , max xy) xy coordinate of the minimum value of x: mi n x = (min xx, min xy) xy coordinate of the maximum value of y: max y = (max yx, max yy) The xy coordinates of the minimum value of y: min y = (min yx, min yy)) The xy coordinates of the maximum value of x + y: max x + y = (max xpyx, max xpyy) The xy coordinates of the minimum value of x + y : Min x + y = (min xpyx, min xpyy) xy coordinates of the maximum value of xy: max x −y = (max xmyx, max xmyy) xy coordinates of the minimum value of xy: min x −y = ( min xmyx, min xmyy) The above is shown in FIG.
【0016】上で求めた8つの特徴点から更に次の8つ
の特徴量を算出する。 Top Right =(min yx − max xmyx)2 +(min yy − max xmyy)2 Top Left =(min yx − min xpyx)2 +(min yy − min xpyy)2 Bottom Right=(max yx − max xpyx)2 +(max yy − max xpyy)2 Bottom Left =(max yx − min xmyx)2 +(max yy − min xmyy)2 Max Up =(max xx − max xmyx)2 +(max xy − max xmyy)2 Max Down =(max xx − max xpyx)2 +(max xy − max xpyy)2 Min Up =(min xx − min xpyx)2 +(min xy − min xpyy)2 Min Down =(min xx − min xmyx)2 +(min xy − min xmyy)2 上記においてmax, min, up, downはx軸に関して、top,
bottom, left, rightはy軸に関して定義しているが、
上で定義した8つの特徴量は、その前に定義したx, y,
x +y, x−y の最大・最小値を与える位置座標間の距離
を示している。これらは、それぞれ、画像上での方向ベ
クトルが4つの象限において(1,0),(0,1),
(1,1),(1,−1)の直線群と階段の各段の上面
50aから求まった四辺形の接点となっている。この接
点間の距離はいろいろな値をとるが、0に近い値、即ち
2つの接点が非常に近いか同じ場合は、図14から図2
3の様に、その一致する接点における2辺の方向がある
角度内に収まることを示している。画像の縦横比が1対
1の場合、その2辺のなす角度は135度未満となる。
図14から図23で、2つの直線が交わる点において四
辺形の接している側に描かれた円弧は、各特徴量、例え
ば図14の場合はTop Right が0の値をとるときに2つ
の辺が存在する範囲を示している。この関係から図14
から図23の場合を組み合わせることで、2辺のなす角
度がより狭い場合も見つけることができる。例えば、To
p Right =0かつTop Left=0の図22の場合、2辺の
存在する範囲は接点の下側の90度以内となる。後述の
如く、さらに狭い角度を探索する場合は、8つの特徴量
だけでなく、新たな組み合わせをx, y, x +y, x−y の
最大・最小値を与える位置座標から選び出せば良い。The following eight feature quantities are further calculated from the eight feature points obtained above. Top Right = (min yx-max xmyx) 2 + (min yy-max xmyy) 2 Top Left = (min yx-min xpyx) 2 + (min yy-min xpyy) 2 Bottom Right = (max yx-max xpyx) 2 + (max yy-max xmyy) 2 Bottom Left = (max yx-min xmyx) 2 + (max yy-min xmyy) 2 Max Up = (max xx-max xmyx) 2 + (max xy-max xmyy) 2 Max Down = (max xx-max xpyx) 2 + (max xy-max xpyy) 2 Min Up = (min xx-min xpyx) 2 + (min xy-min xpyy) 2 Min Down = (min xx-min xmyx) 2 + (min xy − min xmyy) 2 In the above, max, min, up, and down are top,
bottom, left, right are defined with respect to the y axis,
The eight features defined above are x, y,
It indicates the distance between the position coordinates giving the maximum and minimum values of x + y and x−y. These are (1,0), (0,1),
It is a quadrilateral contact point obtained from the straight line group of (1, 1) and (1, -1) and the upper surface 50a of each step of the stairs. Although the distance between the contacts takes various values, if the value is close to 0, that is, if the two contacts are very close or the same, FIG.
As shown in FIG. 3, the directions of two sides at the coincident contact point fall within a certain angle. When the aspect ratio of the image is 1: 1, the angle between the two sides is less than 135 degrees.
In FIG. 14 to FIG. 23, the arc drawn on the side where the two straight lines intersect with each other at the point where the quadrilateral touches each other is two points when each feature amount, for example, Top Right takes a value of 0 in FIG. The range in which the side exists is shown. From this relationship, FIG.
23, it is possible to find a case where the angle between the two sides is narrower. For example, To
In the case of FIG. 22 where p Right = 0 and Top Left = 0, the range where the two sides exist is within 90 degrees below the contact point. As will be described later, when searching for a narrower angle, not only the eight feature values but also a new combination may be selected from the position coordinates giving the maximum and minimum values of x, y, x + y, and x−y.
【0017】続いてS108において各点の相互関係か
ら四辺形が台形であるかひし形であるかなどを判別す
る。具体的に説明すると、図1に示すロボット1が階段
50を見下ろした場合に、得られた四辺形は以下の様な
ルールで分類することができるので、それに従って判別
する。尚、この作業は、後述する端点の抽出などのため
に、求めた四辺形がどの様な形であるのか特定しておい
てその作業を容易にするものである。 (a)台形(図24) Min Down<δ かつMax Down<δ かつ(Bottom Left<
δ またはBottom Right<δ) 、または|min xpyy−ma
x xmyy|<ε かつ|min xmyy−max xpyy|<εならば
台形。尚、δ, εは正の比較的小さい整数とする。 (b) 左下右上鋭角四辺形(図25) 上の(a)の条件を満たさず、Max Up<δ かつTop Ri
ght <δ かつMin Down<δ かつBottom Left <δな
らば、左下右上鋭角四辺形。 (c)左上右下鋭角(図26) (a)(b)の条件を満たさず、Min Up<δ かつTop
Left<δ かつBottomRight <δ かつMax Down<δな
らば、左上右下鋭角四辺形。 (d)右鋭角(図27)または左鋭角(図28) (a)(b)(c)の条件を満たさず、Min Up<δ か
つMin Down<δ、またはMax Up<δ かつMax Down<δ
ならば、右鋭角四辺形または左鋭角四辺形。 (e)その他 (a)(b)(c)(d)の条件を満たさない場合、右
傾斜四辺形または左傾斜四辺形。Subsequently, in S108, it is determined whether the quadrilateral is a trapezoid or a rhombus from the mutual relation of the points. More specifically, when the robot 1 shown in FIG. 1 looks down on the stairs 50, the obtained quadrilateral can be classified according to the following rules, and the discrimination is made accordingly. In this operation, the shape of the obtained quadrilateral is specified in order to extract an end point, which will be described later, and the operation is facilitated. (A) Trapezoid (FIG. 24) Min Down <δ and Max Down <δ and (Bottom Left <
δ or Bottom Right <δ) or | min xpyy-ma
If x xmyy | <ε and | min xmyy−max xpyy | <ε, it is trapezoidal. Here, δ and ε are positive relatively small integers. (B) Lower left upper right acute quadrangle (Fig. 25) The condition of (a) above was not satisfied, and Max Up <δ and Top Ri
If ght <δ and Min Down <δ and Bottom Left <δ, the lower left and upper right acute quadrilateral. (C) Upper left and lower right acute angles (FIG. 26) Conditions (a) and (b) are not satisfied, Min Up <δ and Top
If Left <δ and BottomRight <δ and Max Down <δ, an upper left and lower right acute quadrilateral. (D) Right acute angle (FIG. 27) or left acute angle (FIG. 28) The conditions of (a), (b) and (c) are not satisfied, and Min Up <δ and Min Down <δ, or Max Up <δ and Max Down < δ
If so, a right-angled square or a left-angled quadrilateral. (E) Others When the conditions (a), (b), (c), and (d) are not satisfied, a right-inclined quadrilateral or a left-inclined quadrilateral.
【0018】続いてS110で四辺形の端点を抽出す
る。ここで端点の位置に対して図29の様に座標を決め
るとすると、判別した四辺形の種類に対して各端点の位
置は次の様に決定することができる。 (a)台形(図24)の場合 (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx,bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx,bly) = (min xmyx, min xmyy) (b)左下右上鋭角(図25)の場合 (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx,bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx,bly) = (min xmyx, min xmyy) (c)左上右下鋭角(図26)の場合 (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx,bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx,bly) = (min xmyx, min xmyy) (d)右鋭角(図27)または左鋭角(図28)の場合 先ず右上がりか左上がりかのチェックを行う。即ち、あ
る白領域の始まりの行番号をStとし、行i の白線の始ま
りをMin [i ]、終わりをMax [i ]とするとき、 Max [St+α]−Max [St]< Min[St]− Min[St+
α] が成り立てば右上がり、そうでなければ左上がりとなる
( 尚、αは適宜設定する正の整数) 。 右上がりならば (trx,try) = (min yx, min yy) (tlx,tly) = (min xx, min xy) (brx,bry) = (max xx, max yy) (blx,bly) = (max yx, max yy) 左上がりならば (trx,try) = (max xx, max xy) (tlx,tly) = (min yx, min yy) (brx,bry) = (max yx, max yy) (blx,bly) = (min xx, min xy) (e)その他(右傾斜(図30)、左傾斜(図31)) 同様のチェックを行った後、右上がりならば (trx,try) = (min yx, min yy) (tlx,tly) = (min xx, min xy) (brx,bry) = (max xx, max xy) (blx,bly) = (max yx, max yy) であるが、 Min Down<δ またはBottom Left <δ またはTop Right <δ かつBottom Left <δ かつMa
x Down<δならば (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) とする。また始まりの行の白線部の長さがある程度の長
さ( 例えば10ドット)以上ある場合は (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) とし、終わりの行の白線部の長さがある程度の長さ( 例
えば10ドット)以上ある場合は (brx,bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx,bly) = (min xmyx, min xmyy) とする。 左下がりの場合 (trx,try) = (max xx, max xy) (tlx,tly) = (min yx, min yy) (brx,bry) = (max yx, max yy) (blx,bly) = (min xx, min xy) であるが、 Max Down<δ またはBottom Right<δ またはTop Left<δ かつBottom Right<δ かつMin
Down<δならば (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) とする。また始まりの行の白線部の長さがある程度の長
さ(例えば10ドット)以上ある場合は (trx,try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx,tly) = (min xpyx, min xpyy) とし、終わりの行の白線部の長さがある程度の長さ(例
えば10ドット)以上ある場合は (brx,bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx,bly) = (min xmyx, min xmyy) とする。Subsequently, in step S110, the end points of the quadrilateral are extracted. Here, assuming that coordinates are determined with respect to the positions of the end points as shown in FIG. 29, the positions of the respective end points can be determined as follows for the determined type of the quadrilateral. (A) In the case of a trapezoid (FIG. 24) (trx, try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx, bry) = (max xpyx, max xpyy) ( blx, bly) = (min xmyx, min xmyy) (b) In case of lower left upper right acute angle (Fig. 25) (trx, try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx, bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx, bly) = (min xmyx, min xmyy) (c) In the case of the upper left and lower right acute angles (FIG. 26) (trx, try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy) (brx, bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx, bly) = (min xmyx, min xmyy) (d) Right acute angle (Fig. 27) Or, in the case of an acute left angle (FIG. 28) First, a check is made as to whether it is rising to the right or left. That is, when the line number of the start of a certain white area is St, the start of the white line of line i is Min [i], and the end is Max [i], Max [St + α] −Max [St] <Min [St] − Min [St +
α] rises to the right, otherwise rises to the left
(Note that α is a positive integer appropriately set). (Trx, try) = (min yx, min yy) (tlx, tly) = (min xx, min xy) (brx, bry) = (max xx, max yy) (blx, bly) = ( (max yx, max yy) If it rises to the left, (trx, try) = (max xx, max xy) (tlx, tly) = (min yx, min yy) (brx, bry) = (max yx, max yy) ( blx, bly) = (min xx, min xy) (e) Others (right inclination (FIG. 30), left inclination (FIG. 31)) After performing the same check, if it rises to the right, (trx, try) = ( min yx, min yy) (tlx, tly) = (min xx, min xy) (brx, bry) = (max xx, max xy) (blx, bly) = (max yx, max yy) Down <δ or Bottom Left <δ or Top Right <δ and Bottom Left <δ and Ma
If x Down <δ, then (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy). If the length of the white line in the starting line is longer than a certain length (for example, 10 dots), (trx, try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy) If the length of the white line in the last line is longer than a certain length (for example, 10 dots), (brx, bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx, bly) = (min xmyx, min xmyy ). When falling to the left (trx, try) = (max xx, max xy) (tlx, tly) = (min yx, min yy) (brx, bry) = (max yx, max yy) (blx, bly) = ( min xx, min xy), but Max Down <δ or Bottom Right <δ or Top Left <δ and Bottom Right <δ and Min
If Down <δ, then (trx, try) = (max xmyx, max xmyy). If the length of the white line of the starting line is longer than a certain length (for example, 10 dots), (trx, try) = (max xmyx, max xmyy) (tlx, tly) = (min xpyx, min xpyy) If the length of the white line in the last line is longer than a certain length (for example, 10 dots), (brx, bry) = (max xpyx, max xpyy) (blx, bly) = (min xmyx, min xmyy ).
【0019】再び図4の全体PAD図に戻ると、続いて
S4で得られた四辺形について各段の平行度をチェック
する。即ち、各段の図形のmax x(min x) を連続させて
得られる下線( 上線) を比較して相互に所定値以上平行
であるか否か判断する。各段は本来的には平行であるの
で、平行ではない段はデータから削除する。これによっ
てノイズが混入して得た図形が不適当なものか否か判断
することができる。Referring again to the overall PAD diagram of FIG. 4 , subsequently, the parallelism of each stage is checked for the quadrilateral obtained in S4. That is, underlines (overlines) obtained by continuously max x (min x) of the figures in each row are compared to determine whether or not they are parallel to each other by a predetermined value or more. Since each stage is inherently parallel, non-parallel stages are deleted from the data. Thus, it is possible to determine whether or not the graphic obtained by mixing the noise is inappropriate.
【0020】以上の処理を2個のイメージセンサ36が
出力する図形についてそれぞれ行って図32に示す様な
左右の図形を得た後、S5で左右で対応する四辺形を決
定する。即ち、先ず左右のすべての四辺形について先に
求めた端点の重心位置を求め、その重心のY座標でソー
ト(並べ替え)する。次いで、ソートした順番に左右の
各四辺形を対応づける。その際、対応すると思われる四
辺形の重心のY座標が所定の値以下に接近している様に
選ぶ。尚、対応する四辺形が存在しないときはノイズな
どで得られなかったものと見做し、その四辺形を後で述
べる立体視の三角測量で使用しない(前回検出した図形
を使用しても良い)。The above processing is performed on each of the figures output by the two image sensors 36 to obtain the left and right figures as shown in FIG. 32, and then the corresponding left and right quadrilaterals are determined in S5. That is, first, the barycentric positions of the previously obtained end points for all the right and left quadrangles are obtained, and sorted (rearranged) by the Y coordinates of the barycenters. Next, the left and right quadrangles are associated with each other in the sorted order. At this time, the selection is made such that the Y coordinate of the center of gravity of the quadrilateral considered to correspond to approaches a predetermined value or less. If the corresponding quadrilateral does not exist, it is regarded that the quadrilateral was not obtained due to noise or the like, and the quadrilateral is not used in the stereoscopic triangulation described later (the previously detected graphic may be used. ).
【0021】続いてS6に進んで対応すると判断された
左右の四辺形の4つの端点のY座標をそれぞれ比較し、
その距離が所定の値未満の範囲にあるか否か判断し、肯
定された組の端点に対して三角測量を行う。尚、距離が
所定の値以上に離れたものは誤測定防止のために対応し
た端点と見做さず、測量で使用しない。また各端点には
図32に示す様に、左手前側から反時計回りに番号を付
しておき、対応づけを容易にする。図33に三角測量法
を示す。この手法自体は公知なものであって、三角形の
相似を使用して目標点(端点)Lのx,y座標を求め
る。カメラ間距離2d、焦点距離fを既知として視差X
l,Xrを得、それから目標座標を (x,y)=(d(Xl +Xr)/(Xl−Xr), 2fd/(Xl−Xr)) で求めることができる。尚、この式は左右のレンズの光
軸が平行な場合に限られ、通例は輻輳などから適宜な補
正が必要となるが、三角測量自体はこの発明の要旨とす
るところではないので、詳細な説明は省略する。Then, the process proceeds to S6, in which the Y coordinates of the four end points of the left and right quadrangles determined to correspond to each other are compared.
It is determined whether the distance is within a range less than a predetermined value, and triangulation is performed on the end points of the positive set. It should be noted that those whose distance is longer than a predetermined value are not regarded as corresponding end points for preventing erroneous measurement, and are not used in surveying. Further, as shown in FIG. 32 for each endpoint, keep numbered from left front counterclockwise, to facilitate correspondence. FIG. 33 shows the triangulation method. This method is known in the art, and the x and y coordinates of the target point (end point) L are obtained using similarity of a triangle. Assuming that the inter-camera distance 2d and the focal length f are known, the parallax X
1 and Xr are obtained, and then the target coordinates can be obtained by (x, y) = (d (X1 + Xr) / (X1-Xr), 2fd / (X1-Xr)). Note that this equation is limited to the case where the optical axes of the left and right lenses are parallel. Usually, appropriate correction is required due to convergence. However, since triangulation itself is not the gist of the present invention, a detailed description will be given. Description is omitted.
【0022】続いてS7に進んで得られた位置座標を所
望の位置座標に変換して終わる。Then, the process proceeds to step S7, where the obtained position coordinates are converted into desired position coordinates, and the processing ends.
【0023】この実施例は上記の如く構成したので、階
段を速やかに認識してその位置座標を得ることができ
る。その際に階段の特性を利用して立体視の左右画像の
対応点を求める様にしたので、簡易で専用のハードウェ
アも必要としない手法でありながら、容易かつ迅速に階
段の位置情報を得ることができる。ロボットは階段を視
野に入れさえすれば、階段の正確な3次元位置情報を随
時算出することができ、予め作られた地図情報などの正
確な位置情報を必要としない。この性質より、工場、事
務所などでロボットに階段を含む移動経路をおおまかに
指示するのみで、その階段を発見し昇降することが可能
となる。尚、ロボットの移動環境をこの様に工場、事務
所などに限定するとき、階段の上面の明度を背景より大
きくしておくことはさして面倒なことではない。尚、塗
装に代えて照明を用いても良い。Since this embodiment is constructed as described above, it is possible to quickly recognize a stair and obtain its position coordinates. At that time, the corresponding points of the stereoscopic left and right images are obtained by using the characteristics of the stairs, so that the method can easily and quickly obtain the position information of the stairs while using a method that does not require dedicated hardware. be able to. The robot can calculate accurate three-dimensional position information of the stairs at any time as long as the robot can view the stairs, and does not need accurate position information such as map information created in advance. Due to this property, it is possible to find the stairs and go up and down only by roughly instructing the robot on the movement path including the stairs in the factory or office. When the moving environment of the robot is limited to factories, offices and the like, it is not troublesome to make the upper surface of the stairs brighter than the background. Note that lighting may be used instead of painting.
【0024】また上記した実施例においてはTop Right
など8つの特徴量を用いたが、更に特徴量を増加させる
ことによって5辺形以上の形状を識別することも可能で
ある。その意味で、階段を例にとったが、それに限られ
るものではなく、多面体のすべてに応用可能なものであ
る。In the above embodiment, the Top Right
Although eight feature values are used, it is also possible to identify a shape of a pentagon or more by further increasing the feature value. In that sense, the staircase is taken as an example, but is not limited to this, and can be applied to all polyhedrons.
【0025】また図4のS4で述べて平行度チェックに
関しても、三角測量によって算出された各四辺形の端点
を含む面を考え、その面が床面と平行でなければ登録か
ら削除する様にしても良い。また平行な四辺形が複数あ
った場合には、それらの四辺形が階段の段であると見做
し、ロボット1に傾斜センサを装着することなく、各四
辺形の作る面の方向を元にロボット1の傾斜度を算出し
ても良い。As for the parallelism check described in S4 of FIG. 4, a surface including the end point of each quadrilateral calculated by triangulation is considered, and if the surface is not parallel to the floor surface, it is deleted from the registration. May be. If there are a plurality of parallel quadrilaterals, those quadrilaterals are regarded as steps of the stairs, and the direction of the plane formed by each quadrilateral is determined without mounting the tilt sensor on the robot 1. The inclination of the robot 1 may be calculated.
【0026】更には、実施例として2足歩行の脚式移動
ロボットを例にとって説明したが、この発明は車輪型、
クローラ型などのロボットにも妥当すると共に、更には
ロボットではない無人走行車などにも応用可能なもので
ある。Furthermore, as an embodiment, a bipedal legged mobile robot has been described as an example.
The present invention is applicable to a crawler type robot and the like, and can be applied to an unmanned traveling vehicle which is not a robot.
【0027】[0027]
【発明の効果】請求項1項は、1つまたは複数の視覚セ
ンサを有し、それから得られる情報を参考にして移動制
御を行い移動する移動体における略水平面を有する多面
体の認識方法において、前記視覚センサから得られる画
像に対して所定の2値化処理を施すことにより、前記多
面体の略水平面を示す画素が、前記略水平面を区分する
境界領域内及び背景内の画素とは異なる出力値を持つよ
うな外界についての2値画像を得、前記略水平面につい
て、前記得た2値画像における面積を求め、及び前記求
めた略水平面の面積に基づいて前記多面体を認識するこ
とからなる如く構成したので、簡易な構成であって専用
のハードウェアなどを必要とせずに多面体を認識するこ
とができる。Effects of the Invention Claim 1 term, multifaceted with one or a plurality of the visual sensor, substantially horizontal plane definitive the moving body moving performs movement control by the information obtained therefrom in Reference
Oite the recognition method of the body, by and against the image obtained from the visual sensor performs a predetermined binarization, the multi
Pixels exhibiting the substantially horizontal surface of the tetrahedron, to obtain a binary image of the outside world, such as with different output value from the pixel of the approximately the partition boundary region and background horizontal plane, about the substantially horizontal surface <br / > Te, and measuring the area in the obtained binary image, and so constructed as consisting of recognizing the polyhedron based on the area of the calculated <br/> meth substantially horizontal plane, only a simple structure A polyhedron can be recognized without requiring hardware or the like.
【0028】請求項2項は、1つまたは複数の視覚セン
サを有し、それから得られる情報を参考にして移動制御
を行い移動する移動体における略水平面を有する多面体
の認識方法において、前記視覚センサから得られる画像
に対して所定の2値化処理を施すことにより、前記多面
体の略水平面を示す画素が、前記略水平面を区分する境
界領域内及び背景内の画素とは異なる出力値を持つよう
な外界についての2値画像を得、前記得た2値画像につ
いて座標軸においてx方向とy方向とから走査し、前記
得た2値画像における前記略水平面の位置的な特徴を示
す特徴点を複数個求め、前記求めた特徴点に基づき、前
記得た2値画像における前記略水平面の形状を求め、前
記求めた略水平面の特徴点及び形状から前記略水平面の
所定の部位を複数個求め、及び前記求めた所定の部位か
ら前記多面体の3次元位置を算出することからなる如く
構成したので、簡易な構成であって専用のハードウェア
などを必要とせず、多面体を視野に入れさえすれば、多
面体の3次元位置座標を随時算出することができ、予め
作られた地図情報などの正確な位置情報を必要としな
い。これによって工場、事務所などで移動体に階段など
の多面体を含む移動経路を大まかに指示するのみで、そ
の多面体(階段)を発見し昇降することが可能となる。[0028] The second aspect wherein, polyhedron with one or a plurality of the visual sensor, substantially horizontal plane definitive the movable body that moves performs movement control information obtained therefrom with reference
Of Oite recognition method, by which to pair the images obtained from the visual sensor performs a predetermined binarization, the polygon
Pixels exhibiting the substantially horizontal plane of the body, to have an output value different from the pixel of the substantially horizontal surface segment boundary area and the background
Such to obtain a binary image of the outside world, scanned from the x and y directions in the coordinate axis for the binary image in which the obtained, wherein
The positional characteristics of the substantially horizontal plane in the obtained binary image are shown.
A plurality of feature points, and based on the obtained feature points,
The shape of the substantially horizontal plane in the obtained binary image is obtained,
From the characteristic points and the shape of the substantially horizontal plane obtained above,
Obtains a plurality of predetermined sites, and since it is configured as consists of calculating the three-dimensional position of the polyhedron from a predetermined region determined above, without the need for such special hardware a simple structure, polyhedron if only placed in a field of view, multi
The three-dimensional position coordinates of the plane can be calculated at any time, and accurate position information such as map information created in advance is not required. Thus, it is possible to find and move up and down the polyhedron ( stairs ) only by roughly instructing the moving body including the polyhedron such as the stairs to the mobile body in the factory or office.
【0029】請求項3項は、前記略水平面ごとに対応点
を決定して前記3次元位置を算出する如く構成したの
で、一層構成を簡易にすることができる。[0029] The third aspect, wherein, since the generally determines the corresponding points for each horizontal plane and as configured to calculate the three-dimensional position, can be simplified further configuration.
【図1】この発明に係る移動体の階段などの認識方法で
予定する移動体たる2足歩行ロボットとその制御装置を
全体的に示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an entirety of a bipedal walking robot which is a moving object scheduled by a method of recognizing stairs of a moving object according to the present invention and a control device thereof.
【図2】図1に示すイメージセンサの画像メモリの説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an image memory of the image sensor shown in FIG.
【図3】この発明に係る方法が予定する階段を示す説明
斜視図である。FIG. 3 is an explanatory perspective view showing a staircase planned by the method according to the present invention.
【図4】図1に示す画像処理ユニットが行うこの発明に
係る方法を示すフロー・チャート(全体PAD図)であ
る。FIG. 4 is a flowchart (overall PAD diagram) showing a method according to the present invention performed by the image processing unit shown in FIG. 1;
【図5】図4のPAD図のサブチャートで白領域の抽出
作業を示すサブPAD図である。5 is a sub-PAD diagram showing an extraction operation of a white area in the sub-chart of the PAD diagram of FIG. 4;
【図6】図5PAD図の白領域の抽出作業を示す説明図
の一部で原画像を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an original image as a part of the explanatory diagram showing an extraction operation of a white area in the PAD diagram of FIG. 5;
【図7】同様にその2値化画像を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing the binarized image in the same manner.
【図8】同様に行ごとの最長白線の抽出作業を示す説明
図である。FIG. 8 is an explanatory view showing the operation of extracting the longest white line for each row in the same manner.
【図9】図4のPAD図のサブチャートで四辺形の種類
判別と端点抽出作業を示すサブPAD図である。FIG. 9 is a sub-PAD diagram showing a quadrilateral type discrimination and end point extraction work in the sub-chart of the PAD diagram of FIG. 4;
【図10】図9PAD図の中の四辺形の種類判別の中の
消失部分の探索作業を示す説明図の一部で傾いて写って
いる場合を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a part of an explanatory diagram illustrating a search operation for a lost portion in the type determination of a quadrilateral in the PAD diagram of FIG.
【図11】同様に各段の干渉を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view similarly showing interference of each stage.
【図12】同様に欠落部分の追加作業を示す説明図であ
る。FIG. 12 is an explanatory view showing an operation of adding a missing part in the same manner.
【図13】図9PAD図の種類判別作業の中の4端点の
探索作業を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a search operation of four end points in the type determination work of the PAD diagram of FIG. 9;
【図14】同様に種類判別作業で使用する特徴量のうち
のTop Right が零の場合を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a case where Top Right of feature amounts used in the type determination work is zero.
【図15】同様にTop Leftが零の場合を示す説明図であ
る。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a case where Top Left is zero similarly.
【図16】同様にBottom Rightが零の場合を示す説明図
である。FIG. 16 is also an explanatory diagram showing a case where Bottom Right is zero.
【図17】同様にBottom Left が零の場合を示す説明図
である。FIG. 17 is also an explanatory diagram showing a case where Bottom Left is zero.
【図18】同様にMax Upが零の場合を示す説明図であ
る。FIG. 18 is an explanatory view showing a case where Max Up is zero similarly.
【図19】同様にMax Downが零の場合を示す説明図であ
る。FIG. 19 is an explanatory view showing a case where Max Down is zero as well.
【図20】同様にMin Upが零の場合を示す説明図であ
る。FIG. 20 is an explanatory diagram showing a case where Min Up is zero as well.
【図21】同様にMin Downが零の場合を示す説明図であ
る。FIG. 21 is an explanatory diagram showing a case where Min Down is zero in the same manner.
【図22】同様にTop Right とTop Leftが共に零の場合
を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a case where Top Right and Top Left are both zero.
【図23】同様にTop LeftとMin Upが共に零の場合を示
す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing a case where Top Left and Min Up are both zero.
【図24】同様に台形を示す説明図である。FIG. 24 is an explanatory view similarly showing a trapezoid.
【図25】同様に左下右上鋭角を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory view showing a lower left upper right acute angle in the same manner.
【図26】同様に左上右下鋭角を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory view showing an upper left and lower right acute angle in the same manner.
【図27】同様に右鋭角を示す説明図である。FIG. 27 is an explanatory view similarly showing a right acute angle.
【図28】同様に左鋭角を示す説明図である。FIG. 28 is an explanatory view similarly showing a left acute angle.
【図29】図9PAD図の端点抽出作業で使用する端点
の位置座標を示す説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram showing position coordinates of end points used in the end point extraction work of the PAD diagram of FIG. 9;
【図30】図14と同様に、図9PAD図の種類判別作
業で使用する特徴量のうちの右傾斜の場合を示す説明図
である。30 is an explanatory diagram showing a case where the feature amount used in the type determination work in the PAD diagram of FIG. 9 is inclined rightward, as in FIG. 14;
【図31】同様に左傾斜の場合を示す説明図である。FIG. 31 is an explanatory view showing a case of similarly tilting to the left.
【図32】図4PAD図の四辺形の対応づけ作業を示す
説明図である。FIG. 32 is an explanatory diagram showing a work of associating quadrangles in the PAD diagram of FIG. 4;
【図33】図4PAD図の三角測量を示す説明図であ
る。FIG. 33 is an explanatory diagram showing triangulation in the PAD diagram of FIG. 4;
1 脚式移動ロボット(移動体) 24 胴体部 26 制御ユニット 34 プレート 36 イメージセンサ 38 画像処理ユニット 50 階段 50a階段の上面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 legged mobile robot (moving body) 24 body part 26 control unit 34 plate 36 image sensor 38 image processing unit 50 stairs 50a Top surface of stairs
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06T 7/00 G05D 1/02 K // G05D 1/02 G06F 15/62 415 15/70 460E Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI G06T 7/00 G05D 1/02 K // G05D 1/02 G06F 15/62 415 15/70 460E
Claims (3)
れから得られる情報を参考にして移動制御を行い移動す
る移動体における略水平面を有する多面体の認識方法に
おいて、 a.前記視覚センサから得られる画像に対して所定の2
値化処理を施すことにより、前記多面体の略水平面を示
す画素が、前記略水平面を区分する境界領域内及び背景
内の画素とは異なる出力値を持つような外界についての
2値画像を得、 b.前記略水平面について、前記得た2値画像における
面積を求め、 及び c.前記求めた略水平面の面積に基づいて前記多面体を
認識する、 ことからなる移動体の多面体の認識方法。[Claim 1 further comprising one or more of the visual sensor, the recognition method <br/> Oite polyhedron having a substantially horizontal surface definitive the movable body that moves performs movement control information obtained therefrom with reference, a. 2 given by pairs images obtained from the visual sensor
By performing binarization processing, it indicates the substantially horizontal surface of the polyhedron
To pixel, to obtain a binary image of the outside world, such as with different output value from the pixel of the approximately the partition boundary region and background horizontal surface, b. Determining the area in the obtained binary image for the substantially horizontal plane ; and c. Recognition method polyhedron mover including the recognizing, said polyhedron based on the area of the obtained substantially horizontal.
れから得られる情報を参考にして移動制御を行い移動す
る移動体における略水平面を有する多面体の認識方法に
おいて、 a.前記視覚センサから得られる画像に対して所定の2
値化処理を施すことにより、前記多面体の略水平面を示
す画素が、前記略水平面を区分する境界領域内及び背景
内の画素とは異なる出力値を持つような外界についての
2値画像を得、 b.前記得た2値画像について座標軸においてx方向と
y方向とから走査し、前 記得た2値画像における前記略
水平面の位置的な特徴を示す特徴点を複数個求め、c.前記求めた特徴点に基づき、前記得た2値画像にお
ける前記略水平面の形状 を求め、 d.前記求めた略水平面の特徴点及び形状から前記略水
平面の所定の部位を複数 個求め、 及びe .前記求めた所定の部位から前記多面体の3次元位置
を算出する、 ことからなる移動体の多面体の認識方法。2. A has one or more of the visual sensor, the recognition method <br/> Oite polyhedron having a substantially horizontal surface definitive the movable body that moves performs movement control information obtained therefrom with reference, a. 2 given by pairs images obtained from the visual sensor
By performing binarization processing, it indicates the substantially horizontal surface of the polyhedron
To pixel, to obtain a binary image of the outside world, such as with different output value from the pixel of the approximately the partition boundary region and background horizontal surface, b. In the coordinate axis for the binary image in which the resulting scanned from the x and y directions, the substantially before Symbol resulting binary image
Obtaining a plurality of feature points indicating the positional features of the horizontal plane ; c. Based on the obtained feature points, the obtained binary image
Determining the shape of said substantially horizontal plane , d. From the obtained characteristic points and shape of the substantially horizontal plane,
Multiple pieces determine the predetermined portion of the plane, and e. And calculates the three-dimensional position of the polyhedron from a predetermined region determined above, recognizing method polyhedral mobile consisting.
記3次元位置を算出することを特徴とする請求項2項記
載の移動体の多面体の認識方法。3. The method for recognizing a polyhedron of a moving object according to claim 2, wherein said three-dimensional position is calculated by determining a corresponding point for each of said substantially horizontal planes .
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1992
- 1992-02-10 JP JP05744692A patent/JP3192736B2/en not_active Expired - Lifetime
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