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JPH045926B2 - - Google Patents
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JPH045926B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH045926B2
JPH045926B2 JP61219783A JP21978386A JPH045926B2 JP H045926 B2 JPH045926 B2 JP H045926B2 JP 61219783 A JP61219783 A JP 61219783A JP 21978386 A JP21978386 A JP 21978386A JP H045926 B2 JPH045926 B2 JP H045926B2
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JP
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slit light
image
slit
photographed
light
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JP61219783A
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JPS6375602A (en
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Tsugito Maruyama
Shinji Kanda
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概 要 ……(3) 産業上の利用分野 ……(4) 従来の技術 ……(4) 発明が解決しようとする問題点 ……(5) 問題点を解決するための手段 ……(6) 作 用 ……(7) 発明の基本的原理 ……(8) 実施例 () 計測装置の構成 ……(15) () 計測処理 ……(17) () 他の実施例 ……(27) 発明の効果 ……(30) 〔概要〕 物体の空間的配置を、いわゆる両眼立体視法で
計測するには、2台のカメラでそれぞれ得た画像
を対応させる複雑な処理を必要とする。本発明
は、1つのマルチスリツト光源より発生したマル
チスリツト光を制御してその中の1つのスリツト
光を基準スリツト光とし、マルチスリツト光とこ
の基準スリツト光を物体に照射して、物体の空間
的配置を1台のカメラで短時間に計測し得る物体
の三次元計測方法を提供する。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview...(3) Field of Industrial Application...(4) Prior Art...(4) Problems to be Solved by the Invention...(5) Problems Means for solving the problem...(6) Effect...(7) Basic principle of the invention...(8) Example () Configuration of measuring device...(15) () Measurement processing...(17) () Other embodiments ... (27) Effects of the invention ... (30) [Summary] In order to measure the spatial arrangement of objects using so-called binocular stereopsis, images obtained by two cameras are used. requires complex processing to match. The present invention controls multi-slit light generated from one multi-slit light source, uses one of the slit lights as a reference slit light, and irradiates an object with the multi-slit light and this reference slit light to determine the spatial arrangement of the object. To provide a three-dimensional measurement method of an object that can be measured in a short time with one camera.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、産業ロボツトの制御等に際して必要
となる物体の空間的配置を計測する方法に係り、
詳しくはマルチスリツト光を物体に照射し、その
画像を得ることによつて物体の空間的配置を計測
する物体の三次元計測方法に関する。
The present invention relates to a method for measuring the spatial arrangement of objects necessary for controlling industrial robots, etc.
More specifically, the present invention relates to a three-dimensional measurement method for an object in which the spatial arrangement of the object is measured by irradiating the object with multi-slit light and obtaining an image of the object.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、物体を三次元的に計測する方法として、
いわゆる両眼立体視法があつた。この方法は、第
11図に示すように、対象となる物体4の近くに
2台のカメラ1,2及びマルチスリツト光源5を
固定配置すると共に、マルチスリツト光源5を点
灯してマルチスリツト光3を物体4の表面に照射
する。次に、上記物体4表面上のマルチスリツト
光3によるスリツト光投影像9を2台のカメラ
1,2で撮影する。2台のカメラ1,2でそれぞ
れ撮影したスリツト光投影像9に対応した複数の
スリツト光撮影像から対応点(第9図において、
カメラ1の画像上の着目点Aに対するカメラ2の
画像上の点B)を求めて三角測量の原理に基づい
て物体を三次元的に計測する方法である。尚、カ
メラ1,2の撮影した画像を第12図に示す。
Traditionally, as a method for measuring objects three-dimensionally,
The so-called binocular stereopsis method was introduced. In this method, as shown in FIG. 11, two cameras 1 and 2 and a multi-slit light source 5 are fixedly arranged near a target object 4, and the multi-slit light source 5 is turned on to emit multi-slit light 3 onto the object. irradiate the surface of Next, a slit light projection image 9 formed by the multi-slit light 3 on the surface of the object 4 is photographed by two cameras 1 and 2. Corresponding points (in FIG. 9,
This is a method of three-dimensionally measuring an object based on the principle of triangulation by finding a point B) on the image of camera 2 relative to a point of interest A on the image of camera 1. Incidentally, images taken by cameras 1 and 2 are shown in FIG.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、この従来の方法では、カメラ1で撮
影した複数のスリツト光撮影像とカメラ2で撮影
した複数のスリツト光撮影像との間の対応付け
(対応点Bを見付ける処理)が難しく、その処理
が複雑で処理時間がかかるという欠点を有してい
た。そこで、本発明の出願人は、いわゆる両眼立
体視法における2台のカメラで撮影したスリツト
光撮影像間の対応付けという複雑な処理をせず
に、物体の三次元的な計測を行うために、基準ス
リツト光源とマルチスリツト光源の2つの光源を
用い、基準スリツト光源を、基準スリツト光のス
リツト光面がマルチスリツト光の1つのスリツト
光面と一致するように配置し、マルチスリツト光
と基準スリツト光を物体に時分割で照射して物体
の三次元計測を行う方法を提案した(特願昭和60
年107675号)。本発明はこれを更に改良するもの
である。即ち、1つの光源でマルチスリツト光と
基準スリツト光を得られるようにし、コンパクト
な装置で物体の三次元計測を実現することであ
る。
By the way, with this conventional method, it is difficult to make correspondences between the plurality of slit light images taken by camera 1 and the plurality of slit light images taken by camera 2 (the process of finding the corresponding point B). However, it has the disadvantage that it is complicated and takes a long processing time. Therefore, the applicant of the present invention has proposed a method for three-dimensional measurement of an object without the complicated processing of associating images taken with slit light taken by two cameras in the so-called binocular stereoscopic viewing method. In this method, two light sources, a reference slit light source and a multi-slit light source, are used, and the reference slit light source is arranged so that the slit light surface of the reference slit light coincides with one slit light surface of the multi-slit light, and the multi-slit light and the reference slit light are proposed a method for three-dimensional measurement of objects by time-sharing irradiation of
No. 107675). The present invention further improves this. That is, it is possible to obtain multi-slit light and reference slit light with one light source, and to realize three-dimensional measurement of an object with a compact device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、1つのマルチスリツト光源によつて
発生しかつ所定の座標系での配置が予め設定され
た複数のスリツト光面を有するマルチスリツト光
を物体表面に照射し、上記マルチスリツト光を制
御してその中の1つのスリツト光を基準スリツト
光として同物体表面に照射し、上記物体表面上の
マルチスリツト光によるスリツト光投影像に対応
した複数のスリツト光撮影像と同物体表面上の基
準スリツト光によるスリツト光撮影像に対応した
基準スリツト光撮影像とを所定画像面上に得、上
記複数のスリツト光投影像から基準スリツト光撮
影像に対応するスリツト光撮影像を特定し、その
複数のスリツト光撮影像間に入れ換えがないとし
て、この特定されたスリツト光撮影像と他のスリ
ツト光撮影像との相対的な位置関係に基づいて各
スリツト光撮影像とマルチスリツト光の各スリツ
ト光面とを対応付け、当該各スリツト光撮影像の
相対的な位置関係と各スリツト光撮影像に対応付
けられたスリツト光面とに基づいて当該物体の上
記座標系における空間的配置を計測するようにし
た物体の三次元計測方法である。
The present invention irradiates an object surface with multi-slit light that is generated by one multi-slit light source and has a plurality of slit light surfaces whose arrangement in a predetermined coordinate system is set in advance, and controls the multi-slit light. One of the slit lights is used as a reference slit light to illuminate the surface of the same object, and a plurality of slit light photographed images corresponding to the slit light projected image by the multi-slit light on the object surface and a slit by the reference slit light on the object surface are obtained. A reference slit light photographed image corresponding to the light photographed image is obtained on a predetermined image plane, a slit light photographed image corresponding to the reference slit light photographed image is identified from the plurality of slit light projected images, and the plurality of slit light photographed images are obtained. Assuming that there is no interchange between images, each slit light photographed image is associated with each slit light surface of the multi-slit light based on the relative positional relationship between this specified slit light photographed image and other slit light photographed images. , the spatial arrangement of the object in the coordinate system is measured based on the relative positional relationship of each slit light photographed image and the slit light surface associated with each slit light photographed image. This is the original measurement method.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、1つのマルチスリツト光源に
よりマルチスリツト光と基準スリツト光とが得ら
れる。従つて、光源を構成するLD(レーザダイオ
ード)、LD点灯回路、レンズ、回折格子等の部品
を節減でき、コンパクトな装置で物体の三次元計
測を実現できる。また、2つの光源の位置関係を
設定することが不要となり、それに伴なう光源の
配置の調整、較正等の工数を省くことができる。
According to the present invention, multi-slit light and reference slit light can be obtained by one multi-slit light source. Therefore, parts such as the LD (laser diode), LD lighting circuit, lens, and diffraction grating that make up the light source can be saved, and three-dimensional measurement of objects can be realized with a compact device. Furthermore, it is not necessary to set the positional relationship between the two light sources, and the associated man-hours for adjusting the arrangement of the light sources, calibrating, etc. can be saved.

〔発明の基本原理〕[Basic principle of the invention]

次に本発明の基本原理を第1図と第2図とに基
づいて説明する。所定の座標系としてカメラ1の
焦点を原点とし、カメラ1の光軸方向をz軸とし
たカメラ直交座標系OC−xCyCzCを設定する。さら
に、マルチスリツト光源5を原点としたマルチス
リツト直交座標系OM−xMyMzMを設定する。カメ
ラ直交座標系とマルチスリツト直交座標系との間
は、一般に次の関係式で表わされる。
Next, the basic principle of the present invention will be explained based on FIGS. 1 and 2. A camera orthogonal coordinate system O C -x C y C z C is set as a predetermined coordinate system, with the focal point of the camera 1 as the origin and the optical axis direction of the camera 1 as the z-axis. Furthermore, a multi-slit orthogonal coordinate system O M -x M y M z M with the multi-slit light source 5 as the origin is set. The relationship between the camera orthogonal coordinate system and the multi-slit orthogonal coordinate system is generally expressed by the following relational expression.

xM yM zM 1=h11 h12 h13 h14 h21 h22 h23 h24 h31 h32 h33 h34 h41 h42 h43 h44xC yC zC 1 ……(1) 但し、hij(i、j=1、2、3)は、i、j座
標軸間のなす角度の方向余弦を表わし、hi4(i=
1、2、3)は平行移動距離を表わす。
x M y M z M 1=h 11 h 12 h 13 h 14 h 21 h 22 h 23 h 24 h 31 h 32 h 33 h 34 h 41 h 42 h 43 h 44 x C y C z C 1 ……( 1) However, h ij (i, j = 1, 2, 3) represents the direction cosine of the angle formed between the i and j coordinate axes, and h i4 (i =
1, 2, 3) represent the parallel movement distance.

今、マルチスリツト光3の各スリツト光面M
が、マルチスリツト直交座標系で表わした平面
xM=0をyM軸を回転軸とした所定角度の回転に
よつて得られるものとする。yM軸を回転軸とし
て平面xM=0をθj、j=1〜mだけ回転したスリ
ツト光面をMjとすると、Mjは xMcosθj−zMsinθj=0 ……(2) と表される。これをカメラ直交座標系で表わせば
(1)式を用いて、 Mj:(h11xC+h12yC+h13zC+h14)cosθj−(h31xC
+h32yC+h33z+h34sinθj=0(j=1〜m)……(3) となる。
Now, each slit light surface M of the multi-slit light 3
is a plane expressed in a multi-slit orthogonal coordinate system
Assume that x M =0 can be obtained by rotating by a predetermined angle with the y M axis as the rotation axis. If the plane x M = 0 is θ j with the y M axis as the rotation axis, and the slit optical surface rotated by j = 1 to m is Mj, then M j is x M cosθ j −z M sinθ j = 0...(2 ). If we express this in the camera orthogonal coordinate system,
Using equation (1), M j : (h 11 x C + h 12 y C + h 13 z C + h 14 ) cosθ j − (h 31 x C
+h 32 y C +h 33 z+h 34 sinθ j =0 (j=1 to m)...(3).

MGを、基準スリツト光8のスリツト光面Sと
し、θSを θS=θG ……(4) とする。このとき、基準スリツト光8のスリツト
光面Sは、 xScosθS−zSsinθS=0 ……(5) と表わされる。これをカメラ直交座標系で表わせ
ば、(1)式を用いて S:(h11xC+h12yC+h13zC+h14)cosθS−(h31xC
+h32yC+h33zC+h34)sinθS=0……(6) となる。さて、m本のマルチスリツト光3の照射
によつて、物体4表面上に複数のスリツト光投影
像9ができ、それをカメラ1で撮影することによ
つてカメラ1の撮影素子等の画像面c上にスリツ
ト光投影像9に対応したl個のスリツト光撮影像
が得られたとする。ここで、物体4を説明の便宜
状線上とし、物体4上のスリツト光投影像9の座
標をPk(xC pk、yC pk、zC PK)、(k=1〜l)とし、
各スリツト光投影像9に対応するスリツト光撮影
像の座標をそれぞれIk(xC Ik、yC Ik、zC Ik)、(k=1
〜l)とする。ここで、簡単にするため画像面C
をxCyC−平面に平行な平面zC=f(一定、焦点距
離)とする。そのとき、視線10を直線Lk(=
Ck――――→)とすると、Lkは Lk:xC/xC Ik=yC/yC Ik=zC/f ……(7) で表わされる。点状のスリツト光投影像9のひと
つPkの三次元座標は視線10である直線LkとPk
に対応するスリツト光面Mjと交点として求まる。
Let M G be the slit light surface S of the reference slit beam 8, and let θ S be θ SG (4). At this time, the slit light surface S of the reference slit light 8 is expressed as x S cos θ S −z S sin θ S =0 (5). Expressing this in the camera orthogonal coordinate system, using equation (1), S: (h 11 x C + h 12 y C + h 13 z C + h 14 ) cosθ S − (h 31 x C
+h 32 y C +h 33 z C +h 34 ) sinθ S =0...(6). Now, by irradiating m multi-slit light beams 3, a plurality of slit light projection images 9 are formed on the surface of the object 4, and by photographing them with the camera 1, the image plane c of the photographing element of the camera 1, etc. Assume that l slit light photographed images corresponding to the slit light projection image 9 are obtained above. Here, the object 4 is on the line of convenience for explanation, and the coordinates of the slit light projection image 9 on the object 4 are P k (x C pk , y C pk , z C PK ), (k = 1 to l),
The coordinates of the slit light photographed image corresponding to each slit light projection image 9 are I k (x C Ik , y C Ik , z C Ik ), (k=1
~l). Here, for simplicity, image plane C
Let be a plane parallel to the x C y C -plane z C = f (constant, focal length). At that time, line of sight 10 is straight line L k (=
O C I k -----→), L k is expressed as L k :x C /x C Ik =y C /y C Ik =z C /f (7). The three-dimensional coordinates of one of the dotted slit light projection images 9, P k, are the lines L k and P k , which are the line of sight 10.
It is found as the intersection with the slit optical surface M j corresponding to .

しかしながら、この時点では、各スリツト光撮
影像Ik(k=1〜l)とマルチスリツト光3によ
るスリツト光面Mjとの対応付け、すなわちI1〜Il
が物体4表面上に照射されている何番目のスリツ
ト光面M1〜Mnに対応付けられるかは不明であ
る。そこで、本発明では、マルチスリツト光3を
制御してその中の1つのスリツト光を基準スリツ
ト光8とし、基準スリツト光8をマルチスリツト
光3と時分割で照射する。ここで、基準スリツト
光8による物体4上のスリツト光投影像9の座標
をPS(xC PS、yC PS、zC PS)とし、そのスリツト光投
影像9に対応する基準スリツト光撮影像の座標を
IS(xC IS、yC IS、zC IS)、zC IS=fとする。そのとき視
線LS(=OCS――――→)は LS:xC/xC IS=yC/yC IS=zC/f ……(8) で表わされる。点状のスリツト光投影像9である
PSは、直線LSとPSに対応するスリツト光面Sとの
交点として求まる。すなわち、(8)式か xC=xC IS/fzC、yC=yC IS/fzC ……(9) が得られ、これを(6)式へ代入し、zCについてまと
めると、 {(h11xC IS/f+h12yC IS/fh13)cosθS−(h31xC IS
/f+h32yC IS/f+h33)sinθS}zC=−(h14cosθS
−h34sinθS)……(10) より、 zC=−(h14cosθS−h34sinθS)/g ……(11a) これを(9)式へ代入して、 xC=−(h14cosθS−h34sinθS)xC IS/fg ……(11b) yC=−(h14cosθS−h34sinθS)yC IS/fg ……(11c) が得られる。
However, at this point, the correspondence between each slit light photographed image I k (k=1 to l) and the slit light surface M j by the multi-slit light 3, that is, I 1 to I l
It is unclear which slit light plane M 1 to M n that is irradiated onto the surface of the object 4 corresponds to. Therefore, in the present invention, the multi-slit light 3 is controlled, one of the slit lights is used as the reference slit light 8, and the reference slit light 8 and the multi-slit light 3 are irradiated in a time-sharing manner. Here, the coordinates of the slit light projection image 9 on the object 4 by the reference slit light 8 are set as P S (x C PS , y C PS , z C PS ), and the reference slit light image corresponding to the slit light projection image 9 is image coordinates
I S (x C IS , y C IS , z C IS ), z C IS =f. At that time, the line of sight L S (=O C I S ---→) is expressed as L S :x C /x C IS =y C /y C IS =z C /f (8). This is a point-like slit light projection image 9.
P S is determined as the intersection of the straight line L S and the slit optical surface S corresponding to P S. In other words, equation (8) or x C = x C IS / fz C , y C = y C IS / fz C ... (9) is obtained, and by substituting this into equation (6) and summarizing about z C , , {(h 11 x C IS /f+h 12 y C IS /fh 13 ) cosθ S − (h 31 x C IS
/f+h 32 y C IS /f+h 33 ) sinθ S }z C = −(h 14 cosθ S
−h 34 sinθ S )……(10), z C = −(h 14 cosθ S −h 34 sinθ S )/g……(11a) Substituting this into equation (9), x C = − (h 14 cosθ S −h 34 sinθ S ) x C IS /fg ... (11b) y C = - (h 14 cosθ S - h 34 sinθ S ) y C IS /fg ... (11c) is obtained.

ここで、 g=(h11xC IS/f+h12yC IS/f+h13)cosθS
−(h13xC IS/f+h32yC IS/f+h33)sinθS……(12
) である。(11a)乃至(11c)式(以下、単に
(11)式という)、(12)式がPSをカメラ直交座標
系によつて表わしたものである。ところで、基準
スリツト光8によるスリツト光面Sは、マルチス
リツト光3によるスリツト光面MのひとつMG
一致するのであるから、マルチスリツト光3によ
るスリツト光撮影像Ik(k=1〜l)の中に必ず
基準スリツト光撮影像ISに相当するものが見つか
るはずである。こうして、ISによつて特定された
スリツト光撮影像をIrとすると、Irは基準スリツ
ト光8によるスリツト光面Sと対応付けられ、従
つてマルチスリツト光3によるスリツト光面Mk
と対応付けられることになる。後は、マルチスリ
ツト光3の配置とスリツト光撮影像の配列から、
両者間に入れ換えがないとし、Ir-1がMG-1、Ir-2
がMG-2…I1がMG-r+1と、またIr+1がMG+1、Ir+2
MG+2…IlがMG+l-rと順次対応付けられる。この対
応関係から(11)(12)式において、(xC IS、yC IS
θS)の代わりに、P1では(xC I1、yC I1、θG-r+1
を、P2では(xC I2、yC I2、θG-r+2)を…Plでは(xC I
、yC Il、θG+l-r)を代入することによつて物体4の
スリツト光投影像9のカメラ直交座標系による三
次元座標を求めることができるので、物体3の三
次元計測が可能となる。
Here, g=(h 11 x C IS /f+h 12 y C IS /f+h 13 ) cosθ S
−(h 13 x C IS /f+h 32 y C IS /f+h 33 ) sinθ S ……(12
). Equations (11a) to (11c) (hereinafter simply referred to as Equation (11)) and Equation (12) express P S in the camera orthogonal coordinate system. By the way, since the slit light surface S formed by the reference slit light 8 coincides with one M G of the slit light surfaces M formed by the multi-slit light 3, the slit light surface photographed by the multi-slit light 3 I k (k=1 to l) is You are sure to find something corresponding to the reference slit light photographed image IS inside. In this way, if the slit light photographed image specified by IS is Ir , Ir is associated with the slit light surface S formed by the reference slit light 8, and therefore the slit light surface Mk formed by the multi-slit light 3
It will be associated with After that, from the arrangement of the multi-slit light 3 and the arrangement of the slit light photographed images,
Assuming there is no interchange between the two, I r-1 becomes M G-1 and I r-2
is M G-2 ...I 1 is M G-r+1 , I r+1 is M G+1 , I r+2 is
M G+2 ...Il is sequentially associated with M G+lr . From this correspondence, in equations (11) and (12), (x C IS , y C IS ,
Instead of θ S ), in P 1 (x C I1 , y C I1 , θ G-r+1 )
In P 2 , (x C I2 , y C I2 , θ G-r+2 )...In P l , (x C I
The three -dimensional coordinates of the slit light projection image 9 of the object 4 according to the camera orthogonal coordinate system can be determined by substituting the following values : becomes.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1実施例を図面に基づいて説
明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

() 計測装置の構成 本発明の第1実施例に係る物体の三次元計測
方法を実現する装置は、第3図に示すように構
成される。同図において、1はカメラであり、
本実施例ではテレビカメラを用いる。11はア
ナログ・デジタル変換器であり、12は物体4
表面を照射する通常証明である。13,14は
本発明の出願人の先願である特願昭60−284767
号で開示したようなマルチスリツト光源5であ
り、物体4の配置に応じて適宜選択して使用す
る。マルチスリツト光源13,14はそれぞれ
複数のスリツト光を発生すると共に、その中の
1つのスリツト光は他のスリツト光に比べ一段
と輝度が高くなつている。15は画像プロセツ
サであり、物体4の輪郭を抽出するための濃淡
画像処理部16と、線状の物体4の中心線を太
さ1画素幅のラインを抽出するための尾根点処
理部17と、局所的ピーク点を抽出するための
極点処理部18と、デジタル信号を2値化する
2値化処理部19と、画像間AND演算機能を
有する画像間AND演算部20とからなる。2
1,22は画像メモリであり、カメラ1の画像
面Cに得られた画像を格納しておく装置であ
る。23は線方向画像計算部であつて、物体4
の配置に基づいて、相異なる向きをもつ2つの
光源セツト13と光源セツト14との選択する
ための計算を行なうものである。24は対応付
け計算部であり、マルチスリツト光3によるス
リツト光撮影像の中から基準スリツト光8によ
る基準スリツト光撮影像に相当するスリツト光
撮影像を特定し、スリツト光撮影像とスリツト
光面Mとの対応付けの計算を行うものである。
25は距離計算部であり、(11)(12)式を用い
て三次元座標の計算を行うものである。26,
27はバツフアである。29はCPUであり、
以上の全装置と接続され、全装置の制御や演算
等を行うものである。
() Configuration of Measuring Apparatus An apparatus for realizing the three-dimensional measuring method of an object according to the first embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. In the figure, 1 is a camera;
In this embodiment, a television camera is used. 11 is an analog-digital converter, 12 is an object 4
This is the usual proof that the surface is irradiated. Nos. 13 and 14 are Japanese Patent Application No. 60-284767, which is the earlier application of the applicant of the present invention.
The light source 5 is a multi-slit light source 5 as disclosed in the above issue, and is appropriately selected and used depending on the arrangement of the object 4. The multi-slit light sources 13 and 14 each generate a plurality of slit lights, and one of the slit lights has higher brightness than the other slit lights. Reference numeral 15 denotes an image processor, which includes a grayscale image processing section 16 for extracting the outline of the object 4, and a ridge point processing section 17 for extracting the center line of the linear object 4 into a line with a thickness of 1 pixel width. , a polar point processing section 18 for extracting local peak points, a binarization processing section 19 for binarizing a digital signal, and an inter-image AND operation section 20 having an inter-image AND operation function. 2
Reference numerals 1 and 22 denote image memories, which are devices for storing images obtained on the image plane C of the camera 1. 23 is a line direction image calculation unit, which
Based on the arrangement, calculations are performed to select two light source sets 13 and 14 having different directions. Reference numeral 24 denotes a correspondence calculation unit, which identifies a slit light photographed image corresponding to the standard slit light photographed image by the standard slit light 8 from among the slit light photographed images by the multi-slit light 3, and combines the slit light photographed image with the slit light surface M. This is used to calculate the correspondence between the
25 is a distance calculation unit, which calculates three-dimensional coordinates using equations (11) and (12). 26,
27 is Batsuhua. 29 is the CPU,
It is connected to all the devices mentioned above and controls and performs calculations on all the devices.

() 計測処理 計測すべき物体として線状の物体を想定す
る。まず、第1図に示すように、対象となる線
状の物体4の近くに、カメラ1、及びマルチス
リツト光源5を固定配置する。マルチスリツト
光源5は、発明の基本原理に述べたようにマル
チスリツト光3及び基準スリツト光8を照射
し、物体4の位置に応じて、マルチスリツト光
源13と14の中から選択されたものである。
以下、第4図の流れ図に従つて説明する。物体
4近くに配置された通常照明12を点灯するこ
とにより物体4を照射する(41)。但し、物体
4と背景とを明確に区別することができる場合
には点灯する必要はない。次に、通常証明12
により照射された物体4をカメラ1で撮影し、
物体4の輪郭を撮影素子等の画像面C上にとら
える。その後、撮影された画像をアナログ・デ
ジタル変換器11によつて濃淡レベルを有する
デジタル信号に変換し(80)、さらに該信号を
画像プロセツサへ入力する。画像プロセツサ1
5へ入力された信号は、濃淡画像処理部16
で、第5図の流れ図に示すように平滑化処理あ
るいはラプラシアン処理81、又は平滑化処理
及びラプラシアン処理82がなされる。次に、
該信号は尾根点処理部17において尾根点処理
83がなされ、さらに、2値化処理部19によ
つて2値化処理84がなされる。もし、物体4
の中心線にひげ状ノイズが多く存在するとき
は、2値化処理84後、雑音除去処理85を行
つてノイズを除く。
() Measurement processing Assume a linear object as the object to be measured. First, as shown in FIG. 1, a camera 1 and a multi-slit light source 5 are fixedly placed near a linear object 4 of interest. The multi-slit light source 5 emits the multi-slit light 3 and the reference slit light 8 as described in the basic principle of the invention, and is selected from the multi-slit light sources 13 and 14 depending on the position of the object 4.
The process will be explained below according to the flowchart shown in FIG. The object 4 is illuminated by lighting the normal illumination 12 placed near the object 4 (41). However, if the object 4 and the background can be clearly distinguished, it is not necessary to turn on the light. Next, the usual proof 12
Object 4 illuminated by is photographed by camera 1,
The outline of the object 4 is captured on an image plane C of a photographing element or the like. Thereafter, the photographed image is converted into a digital signal having gray levels by the analog-to-digital converter 11 (80), and the signal is further input to an image processor. Image processor 1
The signal input to 5 is sent to the grayscale image processing unit 16
Then, as shown in the flowchart of FIG. 5, smoothing processing or Laplacian processing 81 or smoothing processing and Laplacian processing 82 is performed. next,
The signal is subjected to ridge point processing 83 in the ridge point processing section 17, and further subjected to binarization processing 84 in the binarization processing section 19. If object 4
When there is a lot of whisker-like noise on the center line, after binarization processing 84, noise removal processing 85 is performed to remove the noise.

以上述べた処理によつて物体4の中心線を太
さ1画素幅のラインとして抽出し、画像30と
して画像メモリ21への格納処理86を行う
(42)。次に、得られたデータから線方向計算部
23によつて線状の物体4の配置方向を計算す
る。その方法は、まずカメラ直交座標系によつ
て、画像面C上の物体4の始点LS(xs C、ys C
と終点Le(xe C、ye C)とを求める。ここで扱う
物体4はあまり複雑な形状でない細長い線状部
材とすれば、LsとLeとから物体4の配置方向
を示す角度θが決まる。すなわち方向θは θ=arc tanye C−ys C/xe C−xs C である。これによつて物体4の配置を示す方向
ベクトル l=(cosθ、sinθ) が求まる。次に、この方向ベクトルlを用い
て、相異なる向きに配置された光源A,Bの選
択を行う。その方法は、光源13と14のスリ
ツト光の長手方向の方向ベクトルをそれぞれ
A―→、SB―→とするとき、内積l→・SA―→の絶
対値
と内積l→・SB―→との絶対値を計算し、両者の大
小を比較して内積の絶対値の小さい方の光源を
選択する(43)。これはマルチスリツト光3に
対してより多くのスリツト光投影像9を得て計
測分解能を向上させるためである。但し、光源
13,14のうち必ずしもどちらか一方のみを
選択しなくても、両方の光源13,14を使つ
て異なる方向から2回計測してもよい。
Through the processing described above, the center line of the object 4 is extracted as a line with a thickness of 1 pixel width, and a storage process 86 is performed in the image memory 21 as the image 30 (42). Next, the linear direction calculation unit 23 calculates the arrangement direction of the linear object 4 from the obtained data. The method is to first find the starting point L S (x s C , y s C ) of the object 4 on the image plane C using the camera orthogonal coordinate system.
and the end point L e (x e C , y e C ). If the object 4 to be treated here is an elongated linear member that does not have a very complicated shape, the angle θ indicating the direction in which the object 4 is arranged is determined from L s and L e . That is, the direction θ is θ=arc tany e C −y s C /x e C −x s C. As a result, a direction vector l=(cos θ, sin θ) indicating the arrangement of the object 4 is determined. Next, using this direction vector l, light sources A and B arranged in different directions are selected. The method is to calculate the absolute value of the inner product l→・S A → and the inner product l→・SB The absolute value of -→ is calculated, the magnitude of both is compared, and the light source with the smaller absolute value of the inner product is selected (43). This is to improve measurement resolution by obtaining more slit light projection images 9 for the multi-slit light 3. However, it is not necessary to select only one of the light sources 13 and 14, and measurement may be performed twice from different directions using both light sources 13 and 14.

次に、通常照明12を消し、選択したマルチ
スリツト光源13又は14を点灯して物体4表
面にマルチスリツト光3を照射する(44)。こ
こで、マルチスリツト光3の中のG番目のスリ
ツト光を基準スリツト光8とし、その光面を基
準スリツト光面Sとする。マルチスリツト光3
によつて物体4表面を横切るようにして輝線7
が引かれ、物体4表面上にはマルチスリツト光
投影像9ができる。マルチスリツト光源13,
14として、特願昭60−284767号に開示したも
のを用いるため、このとき得られるマルチスリ
ツト光投影像9は一段と輝度の高い基準スリツ
ト光とその他のスリツト光から成つている。ス
リツト光投影像を含む輝線7をカメラ1で撮影
する。撮影された線画像37は、第3図に示し
たアナログ・デジタル変換器11によつて濃淡
レベルを有するデジタル信号に変換され(90)、
さらに該信号を画像プロセツサ15へ入力す
る。画像プロセツサ15へ入力された信号は、
濃淡画像処理部16で、第6図の流れ図に示す
ように、平滑化処理あるいはラプラシアン処理
91又は平滑化処理及びラプラシアン処理92
がなされる。次に、該信号は尾根点処理部17
において尾根点処理93がなされ、さらに2値
化処理部19で2値化処理95がなされ、一段
と輝度の高い基準スリツト光8による線画像3
7の中心線を抽出し、画像31として画像メモ
リ22へ格納処理96をする(45)。2値化処
理部におけるしきい値レベルは、マルチスリツ
ト光中の輝度の高い基準スリツト光のみ抽出す
るのに充分高いレベルとする。このとき、尾根
点処理部17による尾根点処理93の代わりに
極点処理部18による極点処理94を適用して
もよい。この場合は、基準スリツト光8による
線画像37の中心線というより局所的ピークを
もつ点が抽出されることになる。特に、基準ス
リツト光撮影像38が1画素として抽出される
場合には、第8図に示す統合処理が不要となり
能率的である。
Next, the normal illumination 12 is turned off and the selected multi-slit light source 13 or 14 is turned on to irradiate the surface of the object 4 with the multi-slit light 3 (44). Here, the G-th slit light in the multi-slit light 3 is defined as a reference slit light 8, and its light surface is defined as a reference slit light surface S. Multi-slit light 3
The emission line 7 crosses the surface of the object 4 by
is drawn, and a multi-slit light projection image 9 is formed on the surface of the object 4. Multi-slit light source 13,
14, the one disclosed in Japanese Patent Application No. 60-284767 is used, so the multi-slit light projection image 9 obtained at this time consists of a reference slit light beam of higher brightness and other slit lights. A camera 1 photographs a bright line 7 including a slit light projection image. The photographed line image 37 is converted into a digital signal having gray levels by the analog-to-digital converter 11 shown in FIG. 3 (90),
Furthermore, the signal is input to the image processor 15. The signal input to the image processor 15 is
The gradation image processing unit 16 performs smoothing processing or Laplacian processing 91 or smoothing processing and Laplacian processing 92 as shown in the flowchart of FIG.
will be done. Next, the signal is processed by the ridge point processing section 17.
Ridge point processing 93 is performed at , and further binarization processing 95 is performed at the binarization processing section 19 to create a line image 3 by the reference slit light 8 with even higher brightness.
7 is extracted and stored 96 in the image memory 22 as an image 31 (45). The threshold level in the binarization processing section is set to a level high enough to extract only the reference slit light with high brightness from the multi-slit light. At this time, instead of the ridge point processing 93 performed by the ridge point processing section 17, the extreme point processing 94 performed by the extreme point processing section 18 may be applied. In this case, points having local peaks are extracted rather than the center line of the line image 37 formed by the reference slit light 8. Particularly, when the reference slit light photographed image 38 is extracted as one pixel, the integration process shown in FIG. 8 is unnecessary, which is efficient.

続いて、画像メモリ21と画像メモリ22と
から同時に画像データを読み出し、画像間
AND演算部20で画像30と画像31との
AND演算を行つて、基準スリツト光撮影像3
8を抽出する。基準スリツト光撮影像38は、
物体4が線状であつても、一般に複数の点が集
まつた場合があり得る。そこで、それらの座標
をカメラ直行座標系でBj(xC、yC)j=1〜n
と表わしバツフア26に格納しておく(46)。
これらの処理の流れは第7図の100から10
2に示されている。
Next, the image data is read out from the image memory 21 and the image memory 22 at the same time, and the image data is
The AND operation unit 20 combines the image 30 and the image 31.
By performing an AND operation, the reference slit light photographed image 3 is obtained.
Extract 8. The reference slit light photographed image 38 is
Even if the object 4 is linear, there may generally be cases where a plurality of points are gathered. Therefore, those coordinates are expressed as B j (x C , y C )j=1~n in the camera orthogonal coordinate system.
and store it in the buffer 26 (46).
The flow of these processes is from 100 to 10 in Figure 7.
2.

次に、しきい値レベルを下げ、マルチスリツ
ト光撮影像39の抽出を行う(47)。この処理
は、しきい値レベルが低いだけで基準スリツト
光撮影像38を得る場合と同様である。その処
理の流れは、第4図47から50までに記述さ
れており、基準スリツト光8の場合の44から
46までに対応している。すなわち、マルチス
リツト光3によつて物体4表面を横切るように
して複数の輝線7が引かれ、物体4表面上には
複数のスリツト光投影像9ができる。複数のス
リツト光投影像9を含む複数の輝線7をカメラ
1で撮影し、カメラ1の撮影素子等の画像面C
上にマルチスリツト光3による複数のスリツト
光投影像9に対応した複数のスリツト光撮影像
39を含む複数の線画像37を得る。撮影され
た線画像37は、基準スリツト光8の場合と同
様に処理されマルチスリツト光3による線画像
37の中心線を抽出し、画像33として画像メ
モリ22へ格納処理96を行う(48)。
Next, the threshold level is lowered and the multi-slit optical image 39 is extracted (47). This process is similar to the case where the reference slit light photographed image 38 is obtained only with a low threshold level. The processing flow is described in FIG. 4 from 47 to 50, and corresponds to 44 to 46 for the reference slit light 8. That is, a plurality of bright lines 7 are drawn across the surface of the object 4 by the multi-slit light 3, and a plurality of slit light projection images 9 are formed on the surface of the object 4. A plurality of bright lines 7 including a plurality of slit light projection images 9 are photographed by the camera 1, and the image plane C of the photographing element of the camera 1, etc.
A plurality of line images 37 including a plurality of slit light photographed images 39 corresponding to a plurality of slit light projection images 9 formed by the multi-slit light 3 are obtained. The photographed line image 37 is processed in the same manner as in the case of the reference slit light 8, and the center line of the line image 37 by the multi-slit light 3 is extracted, and storage processing 96 is performed in the image memory 22 as the image 33 (48).

続いて、画像メモリ21と画像メモリ22と
から同時に画像データを読み出し、画像間
AND演算部20で画像30と画像33との
AND演算を行つて、複数のスリツト光撮影像
39を抽出する。各々のスリツト光撮影像39
は、物体4が線状であつても、一般に複数の点
が集まつたものであり、得られたスリツト光撮
影像39の座標をカメラ直交座標系でCj(xC
yC)、j=1〜kと表わしバツフア27に格納
する(49)。尚、基準スリツト光8の場合に行
われた他の処理についてはマルチスリツト光3
の場合においても同様に対応する処理を行う。
その後、マルチスリツト光源5を消す(50)。
Next, the image data is read out from the image memory 21 and the image memory 22 at the same time, and the image data is
The AND operation unit 20 combines the image 30 and the image 33.
A plurality of slit light photographed images 39 are extracted by performing an AND operation. Each slit light photographed image 39
Even if the object 4 is linear, it is generally a collection of multiple points, and the coordinates of the obtained slit light photographed image 39 are expressed as C j (x C ,
y C ), j=1 to k, and stored in the buffer 27 (49). Note that the other processing performed in the case of the reference slit light 8 is the multi-slit light 3.
In the case of , the corresponding processing is similarly performed.
After that, turn off the multi-slit light source 5 (50).

さらに、スリツト光撮影像39間に入れ換え
がないと仮定し、マルチスリツト光3による複
数のスリツト光撮影像39の中から基準スリツ
ト光8の基準スリツト光撮影像38に対応する
スリツト光撮影像39を特定する。そのため
に、対応付け計算部24によつて、第8図に示
すような対応付け処理を行う。まず、基準スリ
ツト光撮影像38の位置座標のデータBj(xC
yC)、j=1〜nの平均B(x、y)をとつて、
基準スリツト光撮影像38の座標を代表させる
(61)。すなわち、 B(xC、yC)=1/noj=1 Bj(xC、yC) である。
Further, assuming that there is no exchange between the slit light images 39, a slit light image 39 corresponding to the reference slit light image 38 of the reference slit light 8 is selected from among the plurality of slit light images 39 of the multi-slit light 3. Identify. To this end, the mapping calculation unit 24 performs mapping processing as shown in FIG. First, data B j (x C ,
y C ), taking the average B(x, y) of j=1 to n,
The coordinates of the reference slit light photographed image 38 are made representative (61). That is, B (x C , y C )=1/n oj=1 B j (x C , y C ).

次に、この基準スリツト光撮影像38と、マ
ルチスリツト光3による各スリツト光撮影像3
9との距離と方向とを求める(62)。すなわち、
画像面C上の距離djと角度ηjとは、それぞれ dj=|Cj(xC、yC)−B(xC、yC)| ηj=arc tanCj(xC)−B(xC)/Cj(yC)−B(yC) j=1〜k である。続いて、Cj(xC、yC)をdjの小さい方
から並べ換え、それをDj(xC、yC)とする
(63)。Dj(xC、yC)において、Djがある距離r
よりも小さいものをクラス0とする(65)。次
にηjの符号が正のものに対して特願昭58−
235898号のクラスタ方式によつてクラス分けを
し、B(xC、yC)に近いクラスから1、2、3
…とする(68)。同様に、ηjの符号が負のもの
に対しても同様な処理をして、B(xC、yC)に
近いクラスから−1、−2、−3…とする。尾根
点処理93を行つた場合には、スリツト光撮影
像39が数画素の大きさで抽出されることがあ
るので同一クラス内の平均をとり代表させる
(69)。それらをEp(xC、yC)、p=1〜lとす
る。
Next, this reference slit light photographed image 38 and each slit light photographed image 3 by the multi-slit light 3 are
Find the distance and direction from 9 (62). That is,
The distance d j and the angle η j on the image plane C are d j = |C j (x C , y C )−B(x C , y C ) | η j = arc tanC j (x C )− B( xC )/ Cj ( yC )-B( yC )j=1~k. Next, rearrange C j (x C , y C ) from the smallest d j and set it as D j (x C , y C ) (63). In D j (x C , y C ), a certain distance r
Those smaller than are classified as class 0 (65). Next, for cases where the sign of η j is positive,
Classification is performed using the cluster method of No. 235898, and classes 1, 2, and 3 are classified from those closest to B (x C , y C ).
... (68). Similarly, the same process is applied to the negative signs of η j , and the classes closest to B(x C , y C ) are classified as −1, −2, −3, and so on. When the ridge point processing 93 is performed, the slit light photographed image 39 may be extracted with a size of several pixels, so the average within the same class is taken to represent it (69). Let them be E p (x C , y C ), p=1 to l.

極点処理94を行つて、各スリツト光撮影像
39が1画素で抽出される場合には平均値を求
める必要はない。Ep(xC、yC)をクラスの小さ
い方から並べ換える(70)。このとき、p=r
がクラス0であつたとすると、Er(xC、yC)が
基準スリツト光撮影像38に相当することにな
り、この処理によつてスリツト光撮影像39の
中から基準スリツト光撮影像38に対応するも
のが特定されたことになる。したがつて、基準
スリツト光8によるスリツト光面Sの照射角θS
はG番目のマルチスリツト光3によるスリツト
光面MGと一致しているので、Er(xC、yC)はθG
と対応付けられることになる。すると、その他
のスリツト光撮影像39についても、入れ換え
がないとすると、Er+1(xC、yC)がθG+1、Er+2
(xC、yC)がθG+2、…El(xC、yC)がθG+l-r、同
様にEr-1(xC、yC)がθG-1、Er-2(xC、yC)が
θG-2、…E1(xC、yC)がθG-r+1にそれぞれ対応付
けられる(71)。尚、以上では簡単のため、カ
メラ直交座標系で、画像面C上の座標を表現し
たが、一般には、画像面C上に画像面座標系を
設定し、その座標で表現してもよい。その場合
には、画像面座標系をカメラ直交座標系に変更
する処理72が必要となる。こうして、特定さ
れたスリツト光撮影像39と他のスリツト光撮
影像39との相対的な位置関係に基づいて各ス
リツト光撮影像39とマルチスリツト光3の各
スリツト光面Mjとを対応付けることになる
(51)。こうして求めた各画像面C上のスリツト
光撮影像39の座標と角度とを発明の基本原理
に述べた(11)式と(12)式の(xC IS、yC IS
θS)に代入すると共に、予めカメラ座標系とマ
ルチスリツト座標系との関係をキヤリブレーシ
ヨン等で求めた上で((1)式のhij(i、j=1〜
4)を求める)、スリツト光投影像9の座標と
座標間の距離とを求めることができる(73、
52)ので、物体4の三次元計測がされることに
なる。
When the polar point processing 94 is performed and each slit light photographed image 39 is extracted by one pixel, it is not necessary to calculate the average value. Sort E p (x C , y C ) from the smallest class (70). At this time, p=r
If is class 0, E r (x C , y C ) corresponds to the reference slit light photographed image 38 , and by this processing, the reference slit light photographed image 38 is extracted from the slit light photographed image 39 . This means that the corresponding one has been identified. Therefore, the illumination angle θ S of the slit light surface S by the reference slit light 8
coincides with the slit optical surface M G by the G-th multi-slit beam 3, so E r (x C , y C ) is θ G
It will be associated with Then, regarding the other slit light photographed images 39, assuming that there is no replacement, E r+1 (x C , y C ) becomes θ G+1 , E r+2
(x C , y C ) is θ G+2 , ...El (x C , y C ) is θ G+lr , and similarly E r-1 (x C , y C ) is θ G-1 , E r- 2 (x C , y C ) is associated with θ G-2 , and...E 1 (x C , y C ) is associated with θ G-r+1 (71). In the above, for simplicity, the coordinates on the image plane C are expressed using the camera orthogonal coordinate system, but in general, an image plane coordinate system may be set on the image plane C and the coordinates may be expressed using the coordinates. In that case, a process 72 is required to change the image plane coordinate system to the camera orthogonal coordinate system. In this way, each slit light photographed image 39 is associated with each slit light plane M j of the multi-slit light 3 based on the relative positional relationship between the specified slit light photographed image 39 and other slit light photographed images 39. Become (51). The coordinates and angle of the slit light photographed image 39 on each image plane C obtained in this way are expressed as (x C IS , y C IS ,
θ S ), and after finding the relationship between the camera coordinate system and the multi-slit coordinate system in advance by calibration etc., (h ij (i, j = 1 to
4)), the coordinates of the slit light projection image 9 and the distance between the coordinates can be found (73,
52), three-dimensional measurement of object 4 will be performed.

尚、本実施例では、物体4を線状として考え
たが、物体4は線状の場合に限らず、一般の立
体の場合にも適用することができる。この際、
物体上のスリツト光投影像が線状のものとして
処理される(実施例では点状のものとして処理
された)。
In this embodiment, the object 4 is assumed to be linear, but the object 4 is not limited to a linear object, but can also be applied to a general three-dimensional object. On this occasion,
The slit light projection image on the object is processed as a linear image (in the embodiment, it was processed as a dot-shaped image).

() 他の実施例 上記の実施例では、マルチスリツト光源とし
て、複数のスリツト光の中の1つのスリツト光を
他のスリツト光よりも一段と輝度を高くし、これ
を基準スリツト光として用いたが、本発明の第2
実施例では、マルチスリツト光源の前面にシヤツ
タを設け、シヤツタによつて基準スリツト光のみ
の照射とマルチスリツト光全体の照射とを時分割
的に実現している。
() Other Examples In the above example, as a multi-slit light source, one slit light among a plurality of slit lights was made to have a much higher brightness than the other slit lights, and this was used as a reference slit light. Second aspect of the present invention
In this embodiment, a shutter is provided in front of the multi-slit light source, and the shutter realizes the irradiation of only the reference slit light and the irradiation of the entire multi-slit light in a time-division manner.

本発明の第2実施例の装置は第9図に示すよう
に構成され、また計測処理は第10図の流れ図に
示すように行なわれる。第9図において、第3図
の構成と相違する点は、マルチスリツト光源1
3,14にそれぞれシヤツター53,54を設け
光源セツトを構成したことである。このようなシ
ヤツター機構を有するマルチスリツト光源は本発
明の出願人が先願として提案した特願昭60−
284768号に開示されている。即ち、シヤツター5
3,54がONとなることにより、マルチスリツ
ト光の中の1つのスリツト光(基準スリツト光)
以外のすべてのスリツト光がシヤツターにより遮
蔽され、1本の基準スリツト光のみが物体に照射
される。また、シヤツター53,54がOFFと
なることにより開放され、すべてのスリツト光
(マルチスリツト光)が物体に照射される。この
シヤツタ53,54はホスト計算機あるいはマニ
ユアルスイツチでON/OFF制御することができ
る。
The apparatus according to the second embodiment of the present invention is constructed as shown in FIG. 9, and the measurement process is performed as shown in the flow chart of FIG. In FIG. 9, the difference from the configuration in FIG. 3 is that the multi-slit light source 1
3 and 14 are respectively provided with shutters 53 and 54 to form a light source set. A multi-slit light source having such a shutter mechanism has been proposed in Japanese Patent Application No. 1983-1983, which was proposed as an earlier application by the applicant of the present invention.
Disclosed in No. 284768. That is, shutter 5
When 3 and 54 are turned ON, one slit light in the multi-slit light (reference slit light)
All other slit lights are blocked by the shutter, and only one reference slit light is irradiated onto the object. Further, the shutters 53 and 54 are opened by being turned off, and all the slit lights (multi-slit lights) are irradiated onto the object. The shutters 53 and 54 can be controlled ON/OFF by a host computer or a manual switch.

第10図において、第4図の流れ線図と異なる
点は、ステツプ44にてマルチスリツト光源13又
は14を点灯する際シヤツタ53又は54をON
にし、基準スリツト光8を得て物体4表面に基準
スリツト光8を照射し、またステツプ47にてシヤ
ツタ53又は54をOFFとしてマルチスリツト
光3を得て物体4表面にマルチスリツト光3を照
射する点である。
In FIG. 10, the difference from the flow diagram in FIG. 4 is that the shutter 53 or 54 is turned on when the multi-slit light source 13 or 14 is turned on in step
Then, in step 47, the shutter 53 or 54 is turned off to obtain the multi-slit light 3 and irradiate the surface of the object 4 with the multi-slit light 3. It is.

なお、上記第1実施例及び第2実施例におい
て、計測しようとする物体に基準スリツト光が照
射されなければ対応付けが行えないために、上記
のような計測方式を適用できなくなることがあ
る。その場合、光源自体を移動できるような機構
にすれば解決できる。例えば、光源をX−Yステ
ージやロボツト等に搭載することである。
In the first and second embodiments described above, the measurement method described above may not be applicable because the correspondence cannot be established unless the object to be measured is irradiated with the reference slit light. In this case, the problem can be solved by using a mechanism that allows the light source itself to be moved. For example, a light source may be mounted on an XY stage, a robot, or the like.

また、第2実施例において、光源は固定でシヤ
ツタを移動させることによつてマルチスリツト光
のうち基準となるスリツト光の位置を移動させる
ようにしても良い。さらに、シヤツタ自身をマル
チスリツト光の各スリツト光に対応して複数のセ
グメントに分割し、そのセグメントを各々制御す
ることによつて、基準となるスリツト光の位置を
変えるようにしても良い。このようなセグメント
にすれば、基準スリツト光をコード化して照射し
たりすることができより高度な三次元計測が可能
となる。
Further, in the second embodiment, the light source may be fixed and the shutter may be moved to move the position of the reference slit light among the multi-slit lights. Furthermore, the position of the reference slit light may be changed by dividing the shutter itself into a plurality of segments corresponding to each slit light of the multi-slit light and controlling each of the segments. If such segments are used, the reference slit light can be coded and irradiated, allowing more advanced three-dimensional measurement.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、本発明によれば、マ
ルチスリツト光を制御することにより、1つの光
源でもつて実質的にマルチスリツト光と基準スリ
ツト光とを得ることができ、これらのマルチスリ
ツト光及び/又は基準スリツト光を物体に照射
し、その際、得られる画像及び各スリツト光間の
関係に基づいて当該物体の三次元計測を行うこと
ができる。従つて、本発明に係る方法を実施する
装置ではカメラ1台と1つのマルチスリツト光源
とで物体の計測が可能となり、その処理も簡単な
ものとなる。また、本発明では、物体上の撮影像
のみに着目しているため、背景とのコントラス
ト、背景の凹凸等に全く依存せずに計測すること
ができるため、配線の自動化等に広く適用するこ
とができるものである。
As explained above, according to the present invention, by controlling the multi-slit light, it is possible to substantially obtain the multi-slit light and the reference slit light with one light source, and the multi-slit light and/or the reference slit light can be substantially obtained using one light source. When an object is irradiated with slit light, three-dimensional measurement of the object can be performed based on the obtained image and the relationship between each slit light. Therefore, in an apparatus that implements the method according to the present invention, it is possible to measure an object using one camera and one multi-slit light source, and the processing thereof becomes simple. In addition, since the present invention focuses only on the photographed image on the object, it can be measured without depending on the contrast with the background, the unevenness of the background, etc., so it can be widely applied to wiring automation etc. It is something that can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明
の基本原理図、第3図は本発明の第1実施例の全
体構成図、第4図は本発明の第1実施例の処理の
流れ図、第5図は物体輪郭抽出処理の流れ図、第
6図は基準スリツト光またはマルチスリツト光に
よる線画像抽出処理の流れ図、第7図は基準スリ
ツト画像またはスリツト光撮影像抽出処理の流れ
図、第8図は対応付け計算処理の流れ図、第9図
は本発明の第2実施例の全体構成図、第10図は
本発明の第2実施例の処理の流れ図、第11図は
従来の物体の三次元計測方法に係る空間配置図、
第12図はカメラ1,2の撮影した画像を示す図
である。 1,2……カメラ、3……マルチスリツト光、
4……物体、5……マルチスリツト光源、9……
スリツト光投影像、8……基準スリツト光、38
……基準スリツト光撮影画、39……スリツト光
撮影像。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a diagram of the basic principle of the invention, Fig. 3 is an overall configuration diagram of the first embodiment of the invention, and Fig. 4 is a diagram of the first embodiment of the invention. Flowchart of processing, FIG. 5 is a flowchart of object contour extraction processing, FIG. 6 is a flowchart of line image extraction processing using reference slit light or multi-slit light, FIG. 7 is a flowchart of reference slit image or slit light photographed image extraction processing, Fig. 8 is a flow chart of the correspondence calculation process, Fig. 9 is an overall configuration diagram of the second embodiment of the present invention, Fig. 10 is a flow chart of the process of the second embodiment of the present invention, and Fig. 11 is a conventional object A spatial layout diagram related to the three-dimensional measurement method of
FIG. 12 is a diagram showing images taken by cameras 1 and 2. 1, 2...Camera, 3...Multi-slit light,
4...Object, 5...Multi-slit light source, 9...
Slit light projection image, 8...Reference slit light, 38
...Reference slit light photographed image, 39...Slit light photographed image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1つのマルチスリツト光源によつて発生しか
つ所定の座標系での配置が予め設定された複数の
スリツト光面を有するマルチスリツト光を物体表
面に照射し、 上記マルチスリツト光を制御してその中の1つ
のスリツト光を基準スリツト光として同物体表面
に照射し、 上記物体表面上のマルチスリツト光によるスリ
ツト光投影像に対応した複数のスリツト光撮影像
と同物体表面上の基準スリツト光によるスリツト
光投影像に対応した基準スリツト光撮影像とを所
定画像面上に得、 上記複数のスリツト光撮影像から基準スリツト
光撮影像に対応するスリツト光撮影像を特定し、 その複数のスリツト光撮影像間に入れ換えがな
いとして、この特定されたスリツト光撮影像と他
のスリツト光撮影像との相対的な位置関係に基づ
いて各スリツト光撮影像とマルチスリツト光の各
スリツト光面とを対応付け、 当該各スリツト光撮影像の相対的な位置関係と
各スリツト光撮影像に対応付けられたスリツト光
面とに基づいて当該物体の上記座標系における空
間的配置を計測するようにした物体の三次元計測
方法。 2 マルチスリツト光の中の1つのスリツト光を
他のスリツト光より輝度を高くし、2値化処理に
おけるしきい値の高レベルにてマルチスリツト光
によるスリツト光投影像に対応した複数のスリツ
ト光撮影像を得、一方2値化レベルにおけるしき
い値の低レベルにて輝度の高いスリツト光による
スリツト光投影像に対応した基準となる1つのス
リツト光撮影像を得るようにした特許請求の範囲
第1項記載の方法。 3 マルチスリツト光源により発生したマルチス
リツト光は基準となるべき1つのスリツト光を除
いてシヤツターにより遮蔽可能で、該シヤツター
のON/OFFにより基準となる1つのスリツト光
とマルチスリツト光とを時分割で分離できるよう
にした特許請求の範囲第1項記載の方法。
[Claims] 1. Irradiating the surface of an object with multi-slit light generated by one multi-slit light source and having a plurality of slit light surfaces whose arrangement in a predetermined coordinate system is set in advance, and controlling the multi-slit light. Then, one of the slit lights is used as a reference slit light to illuminate the surface of the same object, and a plurality of slit light photographed images corresponding to the slit light projected image by the multi-slit light on the object surface and a reference slit light on the same object surface are obtained. A reference slit light photographed image corresponding to the slit light projected image by light is obtained on a predetermined image plane, a slit light photographed image corresponding to the reference slit light photographed image is identified from the plurality of slit light photographed images, and the plurality of slit light photographed images are identified. Assuming that there is no interchange between the slit light images, each slit light image and each slit light surface of the multi-slit light are determined based on the relative positional relationship between this identified slit light image and other slit light images. The spatial arrangement of the object in the above coordinate system is measured based on the relative positional relationship of each slit light photographed image and the slit light surface associated with each slit light photographed image. A method for three-dimensional measurement of objects. 2 The brightness of one slit light of the multi-slit light is made higher than the other slit lights, and a plurality of slit light photographed images corresponding to the slit light projected image by the multi-slit light are obtained at a high level of the threshold value in the binarization process. and, on the other hand, obtain one slit light photographed image serving as a reference corresponding to a slit light projected image by high brightness slit light at a low threshold level in the binarization level. The method described in section. 3 The multi-slit light generated by the multi-slit light source can be shielded by a shutter except for one slit light that should serve as a reference, and the single slit light that serves as a reference and the multi-slit light can be separated in a time-sharing manner by turning on/off the shutter. The method according to claim 1, wherein the method is as follows.
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