JP3822570B2 - Image processing apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像処理装置及びその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より3次元位置を観測する装置として、レンジファインダが提案されている。
【0003】
図6に従って、レーザースポットを光パタンとして利用し、3次元位置を計測するレンジファインダの原理を説明する。
【0004】
レーザー光源517を発したレーザービーム518は物体に到達するまで直進する。いま物体519がビーム直線上に存在するなら、ビーム518は点520にスポットを発生させ、撮像面523上の点524に結像する。
【0005】
また、物体519ではなく、物体521が存在する場合には、ビーム518は点522にスポットを発生させ、撮像面523上の点525に結像される。この点は撮像面上の輝度分布における最大ピーク値を持つ点として抽出される。
【0006】
このとき、ビーム直線518と視線520−524の交点座標値を求めると点520の空間位置が得られ、ビーム直線518と視線522−525の交点座標値を求めると点522の空間位置が得られる。
【0007】
これが、レンジファインダの座標計算の原理である。
【0008】
このレンジファインダでは、パタン投影手段と画像入力手段とが別々の位置に配置される必要があるため、物体上の箇所のうち、両者を同時に見ることのできる箇所しか入力できず、各手段の配置と物体表面の形状によって偶然にも両者を同時に見ることのできない箇所が入力不可能な箇所として残る。
【0009】
このような箇所をオクルージョンと呼ぶことにする。
【0010】
このオクルージョンの例を図7に示す。
【0011】
レーザー光源526を発したレーザービーム527は、物体528上の点529にスポットを発生させる。しかし、このスポットは物体528上の点530によって進路を阻まれて撮像面531上の点532に到達しない。この結果、点529の像が検出されないので、この点の空間位置を算出することができない。これがオクルージョンである。
【0012】
上記のオクルージョンに対処する方法として、例えば、 IEICE TRANS. Vol.E74, No.10, pp3407“A Method for the Synchronized Acquisition of Cylindrical Range and Color Data" にて提案される生き残り法が上げられる。
【0013】
これを図8に従って説明する。
【0014】
画像入力手段を2箇所に置き、撮像面538及び540を設置する。
【0015】
レーザー光源533を発したレーザービーム534は物体に到達するまで直進する。いま、物体535がビーム直線上に存在するなら、このレーザービーム534は点536にスポットを発生させ、撮像面538上及び撮像面540上の点539及び541に結像するはずである。
【0016】
しかし、図8に示す通り、点536に発生したスポットは点537によって進路を阻まれて点539に到達しない。
【0017】
一方、撮像面540上の点541には結像するので、座標計算の原理により、この点をもとにして点536の空間位置を得ることができる。
【0018】
このように複数の画像入力手段を用いて、入力の得られたものから空間位置を得る方法を「生き残り法」といい、この方法によってオクルージョンを回避できる。
【0019】
従来の複数撮像面(もしくは複数光路)を持つ装置はこの生き残り法を実現している。
【0020】
また、一般にレーザービームが、物体表面に直接作る1次反射スポットが観測されれば、レンジファインダの原理により算出された空間座標値は正しく物体表面のサンプル点の座標値を与えてくれる。
【0021】
ところが、このレーザービームがさらに反射して物体表面の別の場所に当たって作る2次以降のスポットが最も強い反射を示すとき、このスポットが観測されて誤った空間座標点が算出されることがある。このようなノイズをスパイクノイズと呼ぶ。
【0022】
このスパイクノイズ発生の原理を図9に示す。
【0023】
レーザー光源542を発したレーザービーム543は、物体544の点545に1次スポットを発生させ、撮像面550上の点546に像を結ぶ。
【0024】
一方、レーザービーム543は点545で反射し物体上の点547に2次スポットを発生させ、撮像面550上の点548に像を結ぶ。
【0025】
たまたま点548の輝度が点546よりも明るい場合、撮像面上に現われた輝度分布中で最大ピーク値を持つ点は点548となり、この点から空間位置を算出すると点549が得られる。この結果、実際の点545ではなく、空中に浮いた点549に物体表面のサンプル点があるものと錯覚する。これがスパイクノイズである。
【0026】
上記のスパイクノイズに対処する方法としては、現在、ローパスフィルタが用いられている。
【0027】
これは、物体表面の周囲のデータと比較して過度に突出している点があれば、それをスパイクノイズとみなし、この点の算出値を棄却して周囲の点から局所平均などで算出しなおす方法である。
【0028】
しかし、この方法には3つの問題点が挙げられる。
【0029】
(1)スパイクノイズかどうかを判断するために周囲のデータを必要とすることである。つまり、その点だけを見てスパイクノイズか否かの判断をし、除去することができない。
【0030】
(2)スパイクノイズであると判断するための閾値を決定する指標がないことである。従って、現在は人間の判断によって閾値を決定しているのが実情である。
【0031】
(3)起伏に富んだ物体の場合、周囲のデータと比較してもスパイクノイズが否かの判断が困難である点が挙げられる。また、オクルージョン及びスパイクノイズが同時に発生した場合、その両方を回避することは不可能であった。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のレンジファインダではスパイクノイズへの対処方法に、多数のデータを必要とすること、スパイク検出の閾値が自動的に決定できないことなどの問題点が存在した。
【0033】
そして、オクルージョン、スパイクノイズそれぞれの回避方法があったものの、両方同時に対処することは不可能であった。
【0034】
本発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは上記の問題点を解決してより利便性の向上した画像処理装置を提供することである。
【0035】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、被観測物体表面に向けて光パタンを照射する光パタン照射手段と、前記照射された光パタンが前記被観測物体表面で反射される前記光パタンの反射光を撮像する2つ以上の撮像手段と、これら撮像手段によってそれぞれ撮像された画像から前記光パタンの前記被観測物体表面での反射光と推定される1以上の輝度ピークを検出するピーク検出手段と、このピーク検出手段によって検出された輝度ピークから前記反射光の軌道を計算し、また、この反射光の反射の元となった光パタンの照射時の軌道を計算し、これら2つの軌道の交点について前記被観測物体が存在する空間中の位置座標を算出する位置算出手段と、この位置算出手段から得られた位置座標が所定の距離以内に分布する前記交点を1つのクラスタに分類し、各クラスタに含まれる前記交点の数をこのクラスタの得点とする得点計算手段と、この得点計算手段により得られたクラスタの内、最も得点の高いクラスタを構成する前記交点の平均座標を計算する平均座標計算手段と、この平均座標計算手段により計算された平均座標を、前記光パタンによりサンプリングされた前記被観測物体表面上の点の座標として出力する出力手段とを具備することを特徴とする画像処理装置である。
【0038】
【作 用】
本発明の画像処理装置について説明する。
【0039】
2つ以上の撮像手段は、非観測物体表面の光パタンを撮像する。
【0040】
ピーク検出手段は、これら撮像手段によって撮像された画像から光パタンの像と推定される1以上の輝度ピークを検出する。
【0041】
位置算出手段は、このピーク検出手段によって検出されたピークと前記光パタンの軌跡とから、このピークに対応する空間中の点の1座標を算出する。すなわち、ピークと光パタンの軌跡の交点を1座標とする。
【0042】
得点計算手段は、この位置算出手段から得られた点を所定の距離以内に分布するクラスタに分布させ、各クラスタに含まれる点の数をこのクラスタの得点とする。
【0043】
平均座標検出手段は、この得点計算手段により得られたクラスタのうち、最も得点の高いクラスタを構成する点の平均座標を計算する。
【0044】
出力手段は、この平均座標検出手段により計算された平均座標を、前記光パタンによりサンプリングされた前記被観測物体上の点の座標として出力する。
【0045】
この画像処理装置によれば、最も得点の高いクラスタを構成する点をサンプリングされた被観測物体上の点の座標とするため、スパイクノイズを除去することができる。
【0046】
【実施例】
(第1の実施例)
本発明の画像処理装置に係る3次元センサー装置の第1の実施例を図面に従って説明する。
【0047】
図1は、本実施例の3次元センサー装置の全体構成図である。
【0048】
符号501は、レーザー光源など、物体表面に強制的に光パタンを発生させるための光パタン投影部である。
【0049】
符号502,505は、発生したパタンを撮影するための、第1〜第n番目の画像入力手段である撮像部である。
【0050】
符号503,506は、撮影された画像の輝度分布を算出し、そこから輝度のピーク値を検出するためのピーク検出部である。
【0051】
符号504,507は、ピーク検出部において検出された点から、物体上のサンプル点の空間座標を算出するための位置算出部である。
【0052】
符号508は、第1〜n番目までの撮像部502,505から算出された物体表面の点をε範囲のクラスタに分類し、クラスタ内の点の個数によってクラスタの得点を決定するための得点計算部である。
【0053】
符号509は、得点計算部で最高得点を得たクラスタの代表点を空間位置情報として出力する出力部である。
【0054】
図2に従って、本発明として提案するスパイクノイズを回避可能とする「多数決法」の原理を説明する。
【0055】
多数決法では、画像入力手段であるカメラの撮像部555,557を置く。図2の場合、説明簡略のため2箇所に置くこととする。
【0056】
レーザー光源551を発したレーザービーム552は、物体553の点554に到達し、1次スポットを発生させる。そして、撮像面555上の点556及び撮像面557上の点558に像を結ぶ。
【0057】
一方、レーザービーム552は、点554で反射して、点559に2次スポットを作り、撮像面555上の点560及び撮像面557上の点561に像を結ぶ。
【0058】
従って、撮像部555,557からピーク検出を行うと点556,558,560及び561の4点が候補点に挙がる。
【0059】
次に、この4点及びレーザービーム552から空間座標を算出する。
【0060】
ここで、物体表面上のサンプル点を真の点とすると、2つのカメラから別々に位置を算出しても真の点の位置は、ほぼ同一の点を示すはずである。ただし、カメラのセッティング時の誤差、あるいは量子化誤差を含んでいるので、全く同一の点を示すとは限らない。
【0061】
よってそれぞれの点を中心としたε範囲のクラスタを発生させる。クラスタ内に含まれる点の個数をこのクラスタの得点とし、最高得点のクラスタ内の点の空間座標を平均し、この平均した空間座標を真の点とみなす。
【0062】
図2の場合、レーザー光源551を発したビームの軌道、及び物体553から反射し、この5点を得たビームの軌道(552−556、552−558、552−560、552−561)の交点を得て空間座標を算出する。すなわち、点556及び558からは点554が、点560からは物体からかけ離れた点が、点561からは点562が算出される。
【0063】
それぞれのクラスタを発生させた場合、点554を含むクラスタが最高の2点を獲得するため、点554が真の点であり、その他の点がスパイクノイズであったことが確認される。
【0064】
以上の方法を多数決法と呼ぶ。この方法は撮像部の数が2以上から利用可能であり、多ければ多いほどその安定性が増す。
【0065】
(第2の実施例)
次に、本発明の第2の実施例を図3及び図4に従って示す。
【0066】
本実施例は、オクルージョン及びスパイクノイズの両方を同時に回避可能とするために、生き残り法と多数決法を併用したものである。
【0067】
この方法では、3つ以上の画像入力手段を配置する。図3は画像入力手段としてカメラを3つ配置した例であり、そのカメラの撮像面を568,570,572に置く。
【0068】
図3において、レーザー光源563を発したレーザービーム564は物体565上の点566に到達し、1次スポットを発生させる。
【0069】
この時、撮像面568上の点569では、点567によってオクルージョンが発生し像は結ばれないが、複数カメラにより画像撮影したことにより、生き残り法の原理通り、撮像面570及び572上の点571及び573には像を結ぶ。従って、オクルージョンは回避されたことになる(図4のD01)。
【0070】
一方、レーザービーム564は、点566で反射して点574で2次スポットを作り、3つの撮像面568,570及び572上の点575,576及び577に像を結び、スパイクノイズを発生させる。
【0071】
ここで、周囲の点の輝度値が自分よりも低い値である点をピーク候補として抽出し(図4のD02)、閾値処理を行ってピーク候補の中から輝度ピークを検出する。
【0072】
図3の場合、3つの撮像部からピーク検出を行うと、点571,573,575,576及び577の5点が輝度ピーク値を持つ点として検出される(図4のD03)。
【0073】
よって、光源563を発したビームの軌道、及び物体565から反射しこの5点を得たビームの軌道(566−571、566−573、574−575、574−576、574−577)の交点を得ることにより、点566,578及び579周辺の空間座標を算出する(図4のD04)。
【0074】
多数決法と同様に、この交点よりε範囲のクラスタを生成する。図3の場合、点566を含むクラスタ、点578を含むクラスタ、点579を含むクラスタが生成される(図4のD05)。
【0075】
次に、個々のクラスタについて、クラスタが含む点の個数を得点と見なし得点計算を行う(図4のD06)。
【0076】
図3において、点571及び573から算出された点566を含むクラスタが、最高点2点を獲得するため、点566を含むクラスタ内に真の点が存在する。この得点計算により、スパイクノイズであった点578及び579は除去されたことになる(図4のD07)。
【0077】
最後は、点566を含むクラスタ内の点を平均することにより真の点を決定する(図4のD08)。
【0078】
このように、オクルージョンとスパイクノイズが同時に発生していても、カメラを3つ以上置くことで生き残り法と多数決法を併用することによって、両方を同時に回避することが可能である。
【0079】
(第3の実施例)
また、本発明における第3の実施例を以下に説明する。
【0080】
図5に示すように、前記画像入力手段である撮像部511または512などを複数配置し、各々で撮像された画像を順次ピーク検出部513によって処理し、全ての画像について輝度ピークの検出を行う。このピーク検出により検出されたピークに基づいて、位置検出部514にて空間中の点の位置座標を算出及び蓄積する。同時に撮像された複数画像の処理を終えた時点で、蓄積した位置座標を得点計算部515に出力し、得点計算を行って真の点を導き、結果を出力部516に出力する。
【0081】
(変形例)
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々に変形して実施可能である。すなわち、少なくとも多数決法が実行可能でありさえすれば、撮像手段、ピーク検出手段、位置算出手段の数量関係は、様々に設定可能である。
【0082】
例えば、n個の撮像手段とm個のピーク検出手段と1個の位置算出手段による構成をとることも可能である。
【0083】
要するに、本発明においては少なくとも多数決法が実行可能であるか、もしくは多数決法と生き残り法が両立可能であるならば、構成上の細部の差異は問わない。
【0084】
【発明の効果】
本発明によれば、最も得点の高いクラスタを構成する点をサンプリングされた被観測物体上の点の座標とする多数決法により、スパイクノイズを除去できるため、被観測物体上の空間位置を確実に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例の3次元センサー装置の全体構成図である。
【図2】3次元センサー装置におけるスパイクノイズ回避のための多数決法を例示した図である。
【図3】3次元センサー装置におけるオクルージョン及びスパイクノイズ発生時の動作を示した図である。
【図4】3次元センサー装置における処理の流れを示したフローチャート図である。
【図5】第2の発明に係る3次元センサー装置の他の実施例の全体構成部である。
【図6】レンジファインダの原理図である。
【図7】レンジファインダにおけるオクルージョン発生の原理を示した図である。
【図8】レンジファインダにおけるオクルージョン回避のための生き残り法の原理を示した図である。
【図9】レンジファインダにおけるスパイクノイズ発生の原理を示した図である。
【符号の説明】
501 光パタン投影部
502 第1の撮像部
503 第1のピーク検出部
504 第1の位置算出部
505 第nの撮像部
506 第nのピーク検出部
507 第nの位置算出部
508 得点計算部
509 出力部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an image processing apparatus and a method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a range finder has been proposed as an apparatus for observing a three-dimensional position.
[0003]
The principle of a range finder that measures a three-dimensional position using a laser spot as an optical pattern will be described with reference to FIG.
[0004]
The
[0005]
When the
[0006]
At this time, the spatial position of the
[0007]
This is the principle of range finder coordinate calculation.
[0008]
In this range finder, the pattern projection means and the image input means need to be arranged at different positions. Therefore, only the places on the object where both can be seen simultaneously can be input. Due to the shape of the object surface, a place where both of them cannot be seen by chance remains as a place that cannot be entered.
[0009]
Such a part is called occlusion.
[0010]
An example of this occlusion is shown in FIG.
[0011]
The
[0012]
As a method for dealing with the above occlusion, for example, a survival method proposed in IEICE TRANS. Vol.
[0013]
This will be described with reference to FIG.
[0014]
The image input means is placed in two places, and the
[0015]
The
[0016]
However, as shown in FIG. 8, the spot generated at the
[0017]
On the other hand, since an image is formed at the
[0018]
A method of obtaining a spatial position from an input obtained by using a plurality of image input means in this way is called a “survival method”, and occlusion can be avoided by this method.
[0019]
A conventional apparatus having a plurality of imaging surfaces (or a plurality of optical paths) implements this survival method.
[0020]
In general, if a primary reflection spot formed directly on the object surface by the laser beam is observed, the spatial coordinate value calculated by the range finder principle correctly gives the coordinate value of the sample point on the object surface.
[0021]
However, when this laser beam is further reflected and a secondary or subsequent spot formed by hitting another part of the object surface shows the strongest reflection, this spot is observed and an erroneous spatial coordinate point may be calculated. Such noise is called spike noise.
[0022]
The principle of spike noise generation is shown in FIG.
[0023]
The
[0024]
On the other hand, the
[0025]
If the luminance of the point 548 happens to be brighter than the
[0026]
Currently, a low-pass filter is used as a method for dealing with the spike noise.
[0027]
This is because if there is a point that protrudes excessively compared to the data around the object surface, it is regarded as spike noise, and the calculated value of this point is rejected and recalculated from the surrounding points using a local average, etc. Is the method.
[0028]
However, this method has three problems.
[0029]
(1) Necessary ambient data is required to determine whether the noise is spike noise. In other words, it is impossible to determine whether or not there is spike noise by looking only at that point and not to remove it.
[0030]
(2) There is no index for determining a threshold for determining spike noise. Therefore, the current situation is that the threshold is determined by human judgment.
[0031]
(3) In the case of an object rich in undulations, it is difficult to determine whether spike noise is present even when compared with surrounding data. Moreover, when occlusion and spike noise occur simultaneously, it is impossible to avoid both.
[0032]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional range finder has problems such as a large amount of data required for dealing with spike noise and a spike detection threshold value that cannot be automatically determined.
[0033]
Although there were methods for avoiding occlusion and spike noise, it was impossible to deal with both at the same time.
[0034]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an image processing apparatus with improved convenience by solving the above problems.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a light pattern irradiating means for irradiating a light pattern toward the surface of the observed object and an image of the reflected light of the light pattern reflected by the surface of the observed object. Two or more imaging means, a peak detection means for detecting one or more luminance peaks estimated as reflected light on the surface of the object to be observed from the images captured by the imaging means, and the peak The trajectory of the reflected light is calculated from the luminance peak detected by the detection means, the trajectory at the time of irradiation of the light pattern that is the source of reflection of the reflected light is calculated, and the intersection of the two trajectories is calculated. position calculating means for calculating the position coordinates in the space where the observation object exists, classifies the intersection obtained position coordinates is distributed within a predetermined distance from the position calculating unit into one cluster, A score calculating means for said number of intersections included in the cluster with the score of this cluster, among the clusters obtained by the score calculating means, the average coordinate calculating an average coordinate of the intersection constituting the highest scoring clusters Image processing comprising: calculation means; and output means for outputting the average coordinates calculated by the average coordinate calculation means as the coordinates of points on the surface of the observed object sampled by the optical pattern Device.
[0038]
[Operation]
The image processing apparatus of the present invention will be described.
[0039]
Two or more imaging means captures the light pattern of the surface of the non-observed object.
[0040]
The peak detection means detects one or more luminance peaks estimated as an optical pattern image from the images picked up by these image pickup means.
[0041]
The position calculation means calculates one coordinate of a point in the space corresponding to the peak from the peak detected by the peak detection means and the locus of the optical pattern. That is, the intersection of the peak and the trace of the optical pattern is set as one coordinate.
[0042]
The score calculation means distributes the points obtained from the position calculation means to clusters distributed within a predetermined distance, and sets the number of points included in each cluster as the score of this cluster.
[0043]
The average coordinate detection means calculates the average coordinates of the points constituting the cluster having the highest score among the clusters obtained by the score calculation means.
[0044]
The output means outputs the average coordinates are calculated by the average coordinate detecting means, as the coordinates of a point on the object to be observed object sampled by the light pattern.
[0045]
According to this image processing apparatus, since the points constituting the cluster with the highest score are the coordinates of the points on the sampled object to be sampled, spike noise can be removed.
[0046]
【Example】
(First embodiment)
A first embodiment of a three-dimensional sensor device according to an image processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0047]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the three-dimensional sensor device of the present embodiment.
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
The principle of the “majority decision method” that makes it possible to avoid spike noise proposed as the present invention will be described with reference to FIG.
[0055]
In the majority method, the
[0056]
The
[0057]
On the other hand, the
[0058]
Therefore, when peak detection is performed from the
[0059]
Next, spatial coordinates are calculated from these four points and the
[0060]
Here, assuming that the sample point on the object surface is a true point, even if the position is calculated separately from the two cameras, the position of the true point should indicate almost the same point. However, since an error at the time of setting the camera or a quantization error is included, the same point is not necessarily shown.
[0061]
Therefore, a cluster in the ε range centering on each point is generated. The number of points included in the cluster is taken as the score of this cluster, the spatial coordinates of the points in the cluster with the highest score are averaged, and the averaged spatial coordinates are regarded as true points.
[0062]
In the case of FIG. 2, the trajectory of the beam emitted from the
[0063]
When each cluster is generated, since the cluster including the
[0064]
The above method is called the majority method. This method can be used from two or more imaging units, and the greater the number, the greater the stability.
[0065]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0066]
In this embodiment, both the survival method and the majority method are used in order to be able to avoid both occlusion and spike noise at the same time.
[0067]
In this method, three or more image input means are arranged. FIG. 3 shows an example in which three cameras are arranged as image input means, and the imaging surfaces of the cameras are placed at 568, 570, and 572.
[0068]
In FIG. 3, a
[0069]
At this time, the
[0070]
On the other hand, the
[0071]
Here, a point where the brightness value of surrounding points is lower than that of itself is extracted as a peak candidate (D02 in FIG. 4), and threshold processing is performed to detect a brightness peak from the peak candidates.
[0072]
In the case of FIG. 3, when peak detection is performed from three imaging units, five
[0073]
Accordingly, the trajectory of the beam emitted from the
[0074]
Similar to the majority method, a cluster in the ε range is generated from this intersection. In the case of FIG. 3, a cluster including the
[0075]
Next, for each cluster, the number of points included in the cluster is regarded as a score, and score calculation is performed (D06 in FIG. 4).
[0076]
In FIG. 3, since the cluster including the
[0077]
Finally, the true point is determined by averaging the points in the cluster including the point 566 (D08 in FIG. 4).
[0078]
Thus, even if occlusion and spike noise occur at the same time, it is possible to avoid both at the same time by using the survival method and the majority method together by placing three or more cameras.
[0079]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described below.
[0080]
As shown in FIG. 5, a plurality of
[0081]
(Modification)
In addition, this invention is not limited to said Example, It can implement by changing variously. That is, as long as at least the majority method can be executed, the quantity relationship among the imaging means, the peak detection means, and the position calculation means can be variously set.
[0082]
For example, it is possible to adopt a configuration with n imaging means, m peak detecting means, and one position calculating means.
[0083]
In short, in the present invention, there is no difference in the structural details as long as at least the majority method is feasible or the majority method and the survival method are compatible.
[0084]
【The invention's effect】
According to the present invention, spike noise can be removed by the majority method using the points constituting the highest-scoring cluster as the coordinates of the points on the sampled object to be sampled, so that the spatial position on the object to be observed can be reliably determined. Can be calculated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a three-dimensional sensor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a majority method for avoiding spike noise in a three-dimensional sensor device;
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation when occlusion and spike noise occur in the three-dimensional sensor device.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing in the three-dimensional sensor device.
FIG. 5 shows an overall configuration of another embodiment of the three-dimensional sensor device according to the second invention.
FIG. 6 is a principle view of a range finder.
FIG. 7 is a diagram showing the principle of occlusion generation in a range finder.
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of a survival method for avoiding occlusion in a range finder.
FIG. 9 is a diagram showing the principle of spike noise generation in a range finder.
[Explanation of symbols]
501 Optical
Claims (3)
前記照射された光パタンが前記被観測物体表面で反射される前記光パタンの反射光を撮像する2つ以上の撮像手段と、
これら撮像手段によってそれぞれ撮像された画像から前記光パタンの前記被観測物体表面での反射光と推定される1以上の輝度ピークを検出するピーク検出手段と、
このピーク検出手段によって検出された輝度ピークから前記反射光の軌道を計算し、また、この反射光の反射の元となった光パタンの照射時の軌道を計算し、これら2つの軌道の交点について前記被観測物体が存在する空間中の位置座標を算出する位置算出手段と、
この位置算出手段から得られた位置座標が所定の距離以内に分布する前記交点を1つのクラスタに分類し、各クラスタに含まれる前記交点の数をこのクラスタの得点とする得点計算手段と、
この得点計算手段により得られたクラスタの内、最も得点の高いクラスタを構成する前記交点の平均座標を計算する平均座標計算手段と、
この平均座標計算手段により計算された平均座標を、前記光パタンによりサンプリングされた前記被観測物体表面上の点の座標として出力する出力手段とを具備する
ことを特徴とする画像処理装置。 A light pattern irradiating means for irradiating a light pattern toward the surface of the object to be observed;
And two or more imaging means for imaging the reflected light of the light pattern in which the irradiation light patterns are reflected by the object to be observed object surface,
Peak detecting means for detecting one or more luminance peaks estimated as reflected light on the surface of the observed object of the light pattern from the images respectively captured by the imaging means;
The trajectory of the reflected light is calculated from the luminance peak detected by the peak detection means, and the trajectory at the time of irradiation of the light pattern that is the source of reflection of the reflected light is calculated. About the intersection of these two trajectories Position calculating means for calculating position coordinates in a space where the observed object exists ;
Classifying the intersections in which the position coordinates obtained from the position calculation means are distributed within a predetermined distance into one cluster, and using the number of the intersections included in each cluster as the score of the cluster, score calculation means;
Among the clusters obtained by the score calculation means, average coordinate calculation means for calculating the average coordinates of the intersections constituting the cluster with the highest score;
An image processing apparatus comprising: output means for outputting the average coordinates calculated by the average coordinate calculation means as coordinates of points on the surface of the observed object sampled by the optical pattern.
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。Having said imaging means three or more, and, the said reflected light from the observation object surface, the image processing apparatus according to claim 1, wherein the at least one imaging means is arranged so as to be captured .
被観測物体表面に向けて光パタンを照射する光パタン照射ステップと、
前記照射された光パタンが前記被観測物体表面で反射される前記光パタンの反射光を撮像する2つ以上の撮像ステップと、
これら撮像ステップにおいてそれぞれ撮像された画像から前記光パタンの前記被観測物体表面での反射光と推定される1以上の輝度ピークを検出するピーク検出ステップと、
このピーク検出ステップにおいて検出された輝度ピークから前記反射光の軌道を計算し、また、この反射光の反射の元となった光パタンの照射時の軌道を計算し、これら2つの軌道の交点について前記被観測物体が存在する空間中の位置座標を算出する位置算出ステップと、
この位置算出ステップにおいて得られた位置座標が所定の距離以内に分布する前記 交点を1つのクラスタに分類し、各クラスタに含まれる前記交点の数をこのクラスタの得点とする得点計算ステップと、
この得点計算ステップにおいて得られたクラスタの内、最も得点の高いクラスタを構成する前記交点の平均座標を計算する平均座標計算ステップと、
この平均座標計算ステップにおいて計算された平均座標を、前記光パタンによりサンプリングされた前記被観測物体表面上の点の座標として出力する出力ステップとを具備する
ことを特徴とする画像処理方法。An image processing method performed by an image processing apparatus,
A light pattern irradiation step of irradiating a light pattern toward the surface of the object to be observed;
And two or more imaging step of imaging the reflected light of the light pattern in which the irradiation light patterns are reflected by the object to be observed object surface,
A peak detection step for detecting one or more luminance peaks estimated as reflected light on the surface of the observed object of the light pattern from images captured in each of these imaging steps;
The trajectory of the reflected light is calculated from the luminance peak detected in this peak detection step, the trajectory at the time of irradiation of the light pattern that is the source of reflection of the reflected light is calculated, and the intersection of these two trajectories is calculated. a position calculation step of calculating the position coordinates in the space in which the pre-Symbol the observed object is present,
Classifying the intersections in which the position coordinates obtained in the position calculation step are distributed within a predetermined distance into one cluster, and calculating the number of intersections included in each cluster as the score of the cluster; and
Of the clusters obtained in this score calculation step, an average coordinate calculation step for calculating the average coordinates of the intersections constituting the cluster with the highest score;
An image processing method comprising: an output step of outputting the average coordinates calculated in the average coordinate calculation step as coordinates of points on the surface of the observed object sampled by the light pattern.
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