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JPH0625658B2 - Three-dimensional measuring device for line segment using bit plane - Google Patents
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JPH0625658B2 - Three-dimensional measuring device for line segment using bit plane - Google Patents

Three-dimensional measuring device for line segment using bit plane

Info

Publication number
JPH0625658B2
JPH0625658B2 JP63254993A JP25499388A JPH0625658B2 JP H0625658 B2 JPH0625658 B2 JP H0625658B2 JP 63254993 A JP63254993 A JP 63254993A JP 25499388 A JP25499388 A JP 25499388A JP H0625658 B2 JPH0625658 B2 JP H0625658B2
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JP
Japan
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mapping
line segment
point
bit
data
Prior art date
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JP63254993A
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裕介 安川
康 稲本
俊彦 森田
聡 石井
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 立体像を構成する線分の三次元空間における方向等の計
測を行う線分の三次元計測装置に関し, 計測対象の画像中の一部のフレームに現れる金属面の反
射などによっても方向情報の抽出が妨害されない高速動
作形の装置を提供することを目的とし, 撮影位置を移動させつつ各フレーム毎に立体像を撮像す
る撮像手段と,撮像手段で得られた画像からS点を抽出
する線分抽出手段と,抽出されたS点写像点に基づき写
像関数を生成する写像関数生成手段と,生成された写像
関数を記憶する写像メモリと,ビットメモリと,写像メ
モリへの写像関数の書込みに伴って,写像関数が描かれ
る画素に対し,ビットメモリのビットプレーン番号をそ
れぞれフレーム番号に対応させて,写像関数の有無情報
を該ビットメモリに各フレーム毎に書き込む書込み手段
と,ビットメモリの内容を用いて所定のしきい値でフィ
ルタ処理して線分方向情報を抽出するフィルタ処理手段
とを具備してなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] A three-dimensional line segment measuring apparatus for measuring a direction or the like in a three-dimensional space of a line segment forming a stereoscopic image, and a metal appearing in a part of a frame in an image to be measured. Aiming to provide a high-speed operation type device in which the extraction of direction information is not disturbed even by reflection on the surface, an imaging means for capturing a stereoscopic image for each frame while moving the imaging position, and an imaging means Line segment extraction means for extracting S points from the image, mapping function generation means for generating a mapping function based on the extracted S point mapping points, a mapping memory for storing the generated mapping functions, and a bit memory, With the writing of the mapping function to the mapping memory, the bit plane number of the bit memory is made to correspond to the frame number for the pixel on which the mapping function is drawn, and the presence / absence information of the mapping function is stored in the bit memo. Further, it is provided with a writing means for writing each frame, and a filtering means for extracting line segment direction information by filtering with a predetermined threshold value using the contents of the bit memory.

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

本発明は立体像を構成する線分の三次元空間における方
向等の計測を行う,ビットプレーンを利用した線分の三
次元計測装置に関する。
The present invention relates to a three-dimensional measuring device for line segments using a bit plane, which measures the direction of a line segment in a three-dimensional space forming a stereoscopic image.

例えば原子炉などのように人間が立ち入ることが危険な
場所でロボットに作業を行わせる場合には,その作業の
対象物をロボットのマニピュレータで操作するために,
対象物までの距離や対象物の姿勢などを計測する必要が
ある。かかる計測は高速にしかも正確に行えることが必
要である。
For example, when operating a robot in a place where human entry is dangerous, such as a nuclear reactor, in order to operate the object of the work with the robot manipulator,
It is necessary to measure the distance to the target and the posture of the target. It is necessary that such measurement can be performed quickly and accurately.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

かかる立体計測を行うものとしては,ロボット側に設け
られたカメラで対象物の球面投影を行い,投影像を写像
処理して種々の三次元像情報,例えば線分の有無,線分
の方向,線分までの距離などを抽出する技術が知られて
おり,例えば特開昭60−218183号公報,特開昭
59−184973号公報などに提案されたものがあ
る。
In order to perform such stereoscopic measurement, a camera provided on the robot side performs spherical projection of an object, and the projection image is subjected to mapping processing to obtain various three-dimensional image information such as presence / absence of line segment, direction of line segment, Techniques for extracting the distance to a line segment are known, and there are techniques proposed in, for example, JP-A-60-218183 and JP-A-59-184973.

球面写像を用いて三次元空間の線分の方向を計測する方
法が第5図および第6図を参照して以下に説明される。
第5図に示されるように,線分Lを球面上に球面投影し
て円弧L′を得る。線分L上の各点P,P,P
が円弧L′上に投影された点をP′,P′,P
…として,この各点P′,P′,P′を中心とし
て写像関数である大円(各点を北極とした場合の赤道に
相当)l,l,l…を球面上に描く。
A method for measuring the direction of a line segment in a three-dimensional space using a spherical map will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
As shown in FIG. 5, the line segment L is spherically projected onto a spherical surface to obtain an arc L '. Each point P 1 , P 2 , P 3 on the line segment L ...
Points P 1 ′, P 2 ′, P 3 ′ projected onto the arc L ′.
, As a circle, which is a mapping function with these points P 1 ′, P 2 ′, P 3 ′ being the center (corresponding to the equator when each point is the north pole) l 1 , l 2 , l 3 ... Draw on top.

この結果,複数の大円l,l,l…が交差する線
分写像点S(以下,S点と称される)が得られる。この
S点は直線線分Lを代表するものであり,直線線分Lが
存在していることを示すものである。
As a result, a line segment mapping point S (hereinafter, referred to as S point) at which a plurality of great circles l 1 , l 2 , l 3 ... Cross is obtained. The point S is representative of the straight line segment L, and indicates that the straight line segment L exists.

次にカメラの位置を任意の直線方向に一定間隔ΔCずつ
移動させて,各移動点で線分を撮影して上述のS点を抽
出する。ここで各撮影点で得られる1枚分の画像を各フ
レームの画像と称することとする。第6図はこの様子を
示したものであり,この図ではカメラを移動させる代わ
りに,カメラを球体の中心に置いて線分LがL
,L…と相対的に移動されたものとして表してい
る。これらの線分L,L,L…に対応してS
,S…のS点が抽出されたものとする。
Next, the position of the camera is moved in an arbitrary linear direction by a constant interval ΔC, a line segment is photographed at each moving point, and the point S is extracted. Here, one image obtained at each shooting point will be referred to as an image of each frame. FIG. 6 shows this state. In this figure, instead of moving the camera, the camera is placed at the center of the sphere, and the line segment L is L 1 ,
It is shown as being moved relative to L 2 , L 3, ... Corresponding to these line segments L 1 , L 2 , L 3, ... S 1 ,
It is assumed that the S point of S 2 , S 3 ... Is extracted.

このようにして得られた複数のS点をさらに球面写像し
て各S点S,S,S…に対応した大円を描くと,
これら大円の交点として方向写像点SS(以下,SS点
と称される)が求まる。球の中心0とこのSS点を結ぶ
ベクトルの方向が線分Lの方向を表すことになる。
When a plurality of S points thus obtained are further spherically mapped to draw a great circle corresponding to each S point S 1 , S 2 , S 3 ...
A direction mapping point SS (hereinafter referred to as SS point) is obtained as an intersection of these great circles. The direction of the vector connecting the center 0 of the sphere and this SS point represents the direction of the line segment L.

このように線分の三次元方位を計測するには,幾つかの
フレームにわたる画像データを使用する。すなわち各フ
レームのS点を極とする大円を描き,全フレーム分描き
終わったあと,大円の収束点としてSS点を求めて三次
元方位を計測する。
In order to measure the three-dimensional azimuth of a line segment in this way, image data over several frames is used. That is, a great circle with the S point of each frame as a pole is drawn, and after drawing for all frames, the SS point is obtained as the convergence point of the great circle and the three-dimensional orientation is measured.

大円収束点としてのSS点の抽出法としては,S点の濃
度を考慮に入れてピーク点(収束点)を絞りこんでいく
手法が知られている。すなわちS点を極とする大円を描
く際にそのS点の濃度情報も書き入れ,全フレーム分描
き終わったあとで,その濃度の加算値がピークとなって
いるピーク点をSS点として抽出するものである。な
お,S点の濃度とは,線分の長さ,あるいはその明瞭さ
に伴い値が増大していくものであり,その線分の存在の
“確からしさ”を表すパラメータとなる。
As a method of extracting the SS point as the great circle convergence point, a method of narrowing down the peak point (convergence point) in consideration of the density of the S point is known. That is, when drawing a great circle with the S point as a pole, the density information of the S point is also entered, and after drawing for all frames, the peak point at which the added value of the density is a peak is extracted as the SS point. It is a thing. The density at the point S is a value that increases with the length of the line segment or the clarity of the line segment, and is a parameter that represents the "probability" of the existence of the line segment.

このようなSS点の抽出にS点の濃度を考慮する従来の
方法は,線分の長さなどが濃度データとして影響を与え
るものとなり,奇麗で明瞭な画像を処理する際には効果
的な方法である。
In the conventional method that considers the density of the S point in the extraction of the SS point, the length of the line segment affects the density data, which is effective when processing a clean and clear image. Is the way.

いっぽう,画像に金属面等が写っていて,これが鏡面反
射等によって光線を強く反射していると,線分が非常に
強い濃度で抽出されてしまう。このような画像は多数の
フレーム中の一部のフレームの画面でしか現れないもの
であるが,その濃度が非常に大きいため,計測の対象と
したくない虚偽の像となって真に計測したい実画像の輪
郭線等の抽出を混乱させ妨害する。
On the other hand, if a metal surface or the like is reflected in the image and the light ray is strongly reflected by specular reflection or the like, the line segment is extracted with a very strong density. Such an image appears only on the screen of a part of a large number of frames, but its density is so large that it becomes a false image that is not to be measured and the image that is actually measured is desired. It confuses and interferes with the extraction of image contours.

かかる問題を解決する手法として以下のものが提案され
る。
The following is proposed as a method for solving such a problem.

まず全体的な動作が第7図を参照して説明される。カメ
ラ機器で撮影位置(ここでは10位置)を順次に移動さ
せつつ対象物を撮影して10フレーム分の画像データI
〜IMが得られる。これらの画像データIM
IMは輪郭抽出ユニット2それぞれ処理されて(ステ
ップS1),その結果,10フレーム分の輪郭データP
〜PDが得られる。
First, the overall operation will be described with reference to FIG. Image data I for 10 frames is obtained by photographing the object while sequentially moving the photographing position (here, 10 positions) with the camera device.
M 0 to IM 9 are obtained. These image data IM 0 ~
The IM 9 is processed by the contour extraction unit 2 (step S1), and as a result, the contour data P for 10 frames is obtained.
D 0 to PD 9 are obtained.

これらの輪郭データPD〜PDはさらに線分抽出ユ
ニット4処理されて各フレームのS点データSD〜S
が合計で10面得られる。これら10フレーム分の
S点データSD〜SDはさらに三次元方位計測ユニ
ット5入力され,ここで後述する第8図の手順に従った
線分方向計測処理が行われ,それにより10フレームの
S点データSD〜SDが統合されて,線分の方向を
示すSS点情報からなるSS点データSSDが得られ
る。
These contour data PD 0 to PD 9 are further processed by the line segment extraction unit 4 and S point data SD 0 to S of each frame are processed.
A total of 10 D 9 can be obtained. These 10 frames of S point data SD 0 to SD 9 are further input to the three-dimensional azimuth measuring unit 5, and the line segment direction measuring process is performed according to the procedure of FIG. The S point data SD 0 to SD 9 are integrated to obtain SS point data SSD including SS point information indicating the direction of the line segment.

線分方向計測処理手順が第8図を参照しつつ以下に説明
される。ここでは,写像関数を書き込むための写像プレ
ーンSPと,写像関数の2値累積のための累積プレーン
IPとが用意される。
The line segment direction measurement processing procedure will be described below with reference to FIG. Here, a mapping plane SP for writing the mapping function and a cumulative plane IP for binary accumulation of the mapping function are prepared.

まず累積プレーンIPと写像プレーンSPとの内容をク
リアする(ステップS12,13)。つぎにS点データ
SD〜SDの第1番目のフレームの内容,すなわち
S点データSDの内容を読み出し,読み出されたS点
を極とする大円を生成して,この大円を写像プレーンS
Pに書き込む(ステップS14)。この操作をS点デー
タSD中の全てのS点について行う(ステップS1
4,S15)。これにより写像プレーンSPには第1フ
レーム目について濃淡の写像画像が生成されることにな
る。
First, the contents of the cumulative plane IP and the mapping plane SP are cleared (steps S12, 13). Next, the contents of the first frame of the S point data SD 0 to SD 9 , that is, the contents of the S point data SD 0 are read, a great circle having the read S point as a pole is generated, and this great circle is generated. The mapping plane S
Write to P (step S14). This operation is performed for all S points in the S point data SD 0 (step S1).
4, S15). As a result, a grayscale mapped image for the first frame is generated on the mapping plane SP.

S点データSDの全てのS点について写像プレーンS
Pへの大円の書込みが終了したならば,次に写像プレー
ンSPの内容を全画素についてスキャンし,大円が存在
していたならば,その画素に対応する累積プレーンIP
の画素の内容を一つインクリメントする(ステップS1
6)。
Mapping plane S for all S points of S point data SD 0
When the writing of the great circle to P is completed, the contents of the mapping plane SP are then scanned for all pixels, and if a great circle is present, the cumulative plane IP corresponding to that pixel.
Increments the content of the pixel of (step S1
6).

かかる操作を1フレーム目のS点データSDについて
終了したならば,今度は2フレーム目のS点データSD
について上述と同じ操作を繰りし,更にその操作を最
後のフレームのS点データSDまで繰り返す(ステッ
プS13〜S17)。
If this operation is completed for the S point data SD 0 of the first frame, this time the S point data SD of the second frame
The same operation as described above is repeated for 1 , and the operation is repeated up to the S point data SD 9 of the last frame (steps S13 to S17).

この結果,累積プレーンIPのそれぞれの画素の内容
は,その画素について大円が存在したフレームの数だけ
その値がカウントアップされたものになる。
As a result, the content of each pixel of the cumulative plane IP is counted up by the number of frames in which a great circle exists for that pixel.

この累積プレーンIPの内容をフレーム数によるフレー
ム数フィルタとして用いてSS点を抽出する(ステップ
S18)。すなわちフレーム数によるしきい値として例
えば「5」を設定し,濃度を考慮した写像結果の画素の
うち,「5」以上の値の累積プレーンIPの画素だけを
残してこれをSS点とし,他の画素の累積値は消去して
しまう。これにより金属面の反射等により虚偽像として
一部のフレームだけに現れる濃度の高いS点は除去され
る。
The SS points are extracted by using the contents of this cumulative plane IP as a frame number filter based on the number of frames (step S18). That is, for example, "5" is set as the threshold value depending on the number of frames, and among the pixels of the mapping result in which the density is taken into consideration, only the pixels of the cumulative plane IP having a value of "5" or more are left as the SS point, and the others. The cumulative value of the pixel of is erased. As a result, the high density S point that appears as a false image only in some frames due to reflection on the metal surface is removed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上述の提案された方法では,累積プレーンIPの内容を
インクリメントする際に,写像プレーンSPを全画素に
ついてスキャンする必要があり,これに長く時間がかか
るので効率的ではない。
The above proposed method is not efficient because it requires scanning the mapping plane SP for all pixels when incrementing the contents of the cumulative plane IP, which takes a long time.

すなわち,1000×1000画素の写像面を使用する
ものと仮定すると,たとえ描画する大円が1本のときで
も,1000000画素をフレーム毎にスキャンする必
要がある。フレーム数の“ふるい”が効果的な線分距離
計測法の写像では,大円数が10本程度のことがよくあ
る。この場合には大円の通過する画素数はおよそ200
00画素程度であり,しがたってインクリメントの必要
がある画素数に対してスキャンの必要がある画素数は5
0倍にもなるので,きわめて非効率的である。
That is, assuming that a mapping surface of 1000 × 1000 pixels is used, it is necessary to scan 1000000 pixels for each frame even if there is one great circle to be drawn. In the mapping of the line segment distance measuring method in which the “sieve” of the number of frames is effective, the number of great circles is often about 10. In this case, the number of pixels through which the great circle passes is about 200.
It is about 00 pixels, and therefore the number of pixels that need to be scanned is 5 with respect to the number of pixels that need to be incremented.
It is 0 times, so it is extremely inefficient.

したがって本発明の目的は,計測対象の画像中の一部の
フレームに現れる金属面の反射などによっても方向情報
の抽出が妨害されない高速動作形の三次元計測装置を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-speed operation three-dimensional measuring device in which the extraction of direction information is not disturbed by reflection of a metal surface appearing in a part of a frame in an image of a measurement target.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

第1図は本発明に係る原理ブロック図である。本発明に
係る三次元計測装置は,撮影位置を移動させつつ各フレ
ーム毎に立体像を撮像する撮像手段11と,撮像手段1
1で得られた画像を球面投影および球面写像として立体
像を構成する線分を表す線分写像点Sを抽出する線分抽
出手段12と,線分抽出手段12で抽出された線分写像
点Sに基づき写像関数を生成する写像関数生成手段13
と,写像関数生成手段13で生成された写像関数を記憶
する写像メモリ14と,データの深さ方向のビット位置
毎のビットプレーンを有し写像関数が描かれたフレーム
の回数情報がフレーム番号をビットプレーン番号に対応
させつつ各画素についてそれぞれ記憶されるビットメモ
リ15と,写像メモリへの写像関数の書込みに伴って写
像関数が描かれる画素に対しビットメモリ15のプレー
ン番号をそれぞれフレーム番号に対応させて写像関数の
有無情報をビットメモリ15に各フレーム毎に書き込む
書込み手段16と,ビットメモリ15の内容を用いて所
定のしきい値でフィルタ処理して線分方向情報を抽出す
るフィルタ手段17とを具備してなる。
FIG. 1 is a principle block diagram according to the present invention. The three-dimensional measuring apparatus according to the present invention includes an imaging unit 11 that captures a stereoscopic image for each frame while moving the imaging position, and an imaging unit 1.
Line segment extraction means 12 for extracting a line segment mapping point S representing a line segment forming a stereoscopic image by using the image obtained in 1 as a spherical projection and a spherical mapping, and a line segment mapping point extracted by the line segment extracting means 12. Mapping function generating means 13 for generating a mapping function based on S
, A mapping memory 14 for storing the mapping function generated by the mapping function generating means 13, and a frame number having the bit plane for each bit position in the depth direction of the data and the number of frames of the mapping function drawn is the frame number. The bit memory 15 is stored for each pixel while being associated with the bit plane number, and the plane number of the bit memory 15 is associated with the frame number for the pixel for which the mapping function is drawn as the mapping function is written to the mapping memory. Then, the writing means 16 for writing the presence / absence information of the mapping function in the bit memory 15 for each frame, and the filtering means 17 for extracting the line segment direction information by filtering the contents of the bit memory 15 with a predetermined threshold value. And.

〔作用〕[Action]

撮像手段11で各フレーム毎に立体像を撮像して画像を
得,線分抽出手段12でこの画像から線分写像点Sを抽
出する。そして写像関数生成手段13でこの抽出された
写像点Sに基づき写像関数を生成し,これを写像メモリ
14にフレーム毎に書き入れる。したがって写像メモリ
14には写像関数が描かれた画像データが蓄えられる。
The image pickup unit 11 picks up a stereoscopic image for each frame to obtain an image, and the line segment extraction unit 12 extracts the line segment mapping point S from this image. Then, the mapping function generating means 13 generates a mapping function based on the extracted mapping point S, and writes this in the mapping memory 14 for each frame. Therefore, the image data in which the mapping function is drawn is stored in the mapping memory 14.

書込み手段16は,或るフレームにおいて写像関数生成
手段13で写像関数が生成されると,その生成された写
像関数の載る画素について,ビットメモリ15のフレー
ム番号対応のビット位置に例えば“1”を立てる。この
処理を全てのフレームについて行う。
When the mapping function is generated by the mapping function generating means 13 in a certain frame, the writing means 16 sets, for example, “1” at the bit position corresponding to the frame number of the bit memory 15 for the pixel on which the generated mapping function appears. Stand up. This process is performed for all frames.

この結果,ビットメモリ15の内容は,或る画素につい
て複数のフレームにわたり写像関数が描かれていると,
その写像関数の描かれているフレームの数だけ,データ
中に“1”のビットが存在することになる。。
As a result, in the content of the bit memory 15, if a mapping function is drawn for a certain pixel over a plurality of frames,
There are as many "1" bits in the data as there are frames in which the mapping function is drawn. .

ビットメモリ15の書込みが終了すると,フィルタ手段
17はビットメモリ15の内容を所定のしきい値でしき
い値処理することによってフィルタをかける。すなわち
所定のしきい値として或るフレームの数を設定し,
“1”のビットの数がこのフレーム数に達しないビット
メモリ15の内容を方向写像点の候補から外す。これに
より,設定されたしきい値のフレーム数よりも多くの回
数にわたり写像関数が現れた画素だけが残り,このフィ
ルタ処理された結果に基づいて写像メモリ14の内容等
を参照しつつ線分の方向写像点SSを抽出するようにす
れば,フレーム数をパラメータとした観点から方向情報
を抽出することができる。金属面の反射等の虚偽の像
は,たくさんのフレームにわたって写っていることは少
なく,一方,濃度が低い線分でもたくさんのフレームに
わたって写っているものは抽出したいので,上述のよう
にフレーム数でフィルタにかけることは非常に有効であ
る。
When the writing to the bit memory 15 is completed, the filter means 17 filters by filtering the contents of the bit memory 15 with a predetermined threshold value. That is, set the number of certain frames as a predetermined threshold,
The contents of the bit memory 15 in which the number of bits of "1" does not reach the number of frames are excluded from the candidates for the direction mapping point. As a result, only pixels in which the mapping function appears more times than the set threshold number of frames remain, and line segments are referred to while referring to the contents of the mapping memory 14 based on the result of this filtering process. If the direction mapping point SS is extracted, the direction information can be extracted from the viewpoint of using the number of frames as a parameter. False images such as reflections on a metal surface are rarely seen over many frames. On the other hand, we want to extract line segments with low density that are seen over many frames. Filtering is very effective.

これにより金属面の反射等のような一部のフレームにの
み現れる虚偽の画像による影響を除去しつつ,実画像の
計測を的確に行えるようになる。
This makes it possible to accurately measure an actual image while eliminating the influence of a false image that appears only in some frames, such as reflection on a metal surface.

〔実施例〕〔Example〕

以下,図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明の一実施例としての三次元計測装置の全
体構成を示すブロック図である。第2図において,本実
施例装置は,大略的には,カメラ機器1,輪郭抽出ユニ
ット2,ホスト計算機3,線分抽出ユニット4,三次元
方位計測ユニット(マッチングプロセッサ)5等を含み
構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of a three-dimensional measuring apparatus as an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the apparatus of the present embodiment is roughly configured to include a camera device 1, a contour extracting unit 2, a host computer 3, a line segment extracting unit 4, a three-dimensional azimuth measuring unit (matching processor) 5, and the like. It

カメラ機器1は任意の直線方向に所定間隔ずつ移動しつ
つ各撮影位置で撮影対象物を撮影して,それによりその
撮影対象物の複数のフレームの画像を得ることができる
ように構成されている。撮影位置の数としては例えば1
0位置程度が選ばれる。
The camera device 1 is configured so as to take an image of an object to be photographed at each photographing position while moving at predetermined intervals in an arbitrary linear direction, and thereby obtain images of a plurality of frames of the object to be photographed. . The number of shooting positions is, for example, 1
About 0 position is selected.

カメラ機器1で撮影された画像は輪郭抽出ユニット2に
入力される。輪郭抽出ユニット2は撮影画像中の撮影対
象物の輪郭を公知の方法で抽出し,それを線分抽出ユニ
ット4に与える。
The image captured by the camera device 1 is input to the contour extraction unit 2. The contour extraction unit 2 extracts the contour of the object to be photographed in the photographed image by a known method and supplies it to the line segment extraction unit 4.

ホスト計算機3はマルチバス30,CPU31,コマン
ドインタフェース32,データインタフェース33,D
MAコントローラ34,コマンドインタフェース35等
を含み構成され,各ユニットの動作制御を行う。
The host computer 3 includes a multi-bus 30, a CPU 31, a command interface 32, a data interface 33, D
It is configured to include an MA controller 34, a command interface 35, etc., and controls the operation of each unit.

線分抽出ユニット2は内部バス40,コントローラボー
ド41,前段インタフェース42,輪郭抽出ユニットイ
ンタフェース43,バッファメモリボード44,WCS
制御ボード45,77枚の写像ボード46(#0)〜4
6(#76),バスモニタボード47,データモニタボ
ード48,後段インタフェース49等を含み構成されて
おり,輪郭抽出ユニット2から受け渡された輪郭データ
に基づき,撮影対象物の輪郭を構成している直線線分を
表すS点を,公知の方法でフレーム毎に抽出し,このS
点データを三次元方位計測ユニット5に与える。
The line segment extraction unit 2 includes an internal bus 40, a controller board 41, a front stage interface 42, a contour extraction unit interface 43, a buffer memory board 44, and a WCS.
Control board 45, 77 mapping boards 46 (# 0) to 4
6 (# 76), a bus monitor board 47, a data monitor board 48, a rear interface 49, etc., and configures the contour of the object to be photographed based on the contour data transferred from the contour extraction unit 2. The S point, which represents a straight line segment, is extracted for each frame by a known method.
The point data is given to the three-dimensional azimuth measuring unit 5.

三次元方位計測ユニット5は内部バス50,コントロー
ラボード51,前段インタフェース52,バッファメモ
リボード53,WCS制御ボード54,77枚の写像ボ
ード55(#0)〜55(#76),バスモニタボード
56,データモニタボード57,後段インタフェース5
8等を含み構成されている。
The three-dimensional azimuth measuring unit 5 includes an internal bus 50, a controller board 51, a front stage interface 52, a buffer memory board 53, a WCS control board 54, 77 mapping boards 55 (# 0) to 55 (# 76), and a bus monitor board 56. , Data monitor board 57, rear interface 5
It is configured to include 8 etc.

この三次元方位計測ユニット5は,77枚の写像ボード
55(#0)〜55(#76)により並列演算を実行す
る並列演算計算機であり,コントローラボード51はホ
スト計算機3からコマンドを受信し解釈して三次元方位
計測ユニット5上の他のボードに実行指令を発する機能
を有する。インタフェース52,58はS点等のデータ
の送受信を行うボードである。WCS制御ボード54は
写像ボード55(#0)〜55(#76)のマイクロプ
ログラムを更新するためのものである。またバッファメ
モリ53はデータを一時的に格納しておくボード,デー
タモニタボード57はデータを表示させて監視するため
のボードである。
The three-dimensional azimuth measuring unit 5 is a parallel arithmetic computer that executes parallel arithmetic with 77 mapping boards 55 (# 0) to 55 (# 76), and the controller board 51 receives commands from the host computer 3 and interprets them. Then, it has a function of issuing an execution command to another board on the three-dimensional azimuth measuring unit 5. The interfaces 52 and 58 are boards for transmitting and receiving data such as S point. The WCS control board 54 is for updating the microprograms of the mapping boards 55 (# 0) to 55 (# 76). The buffer memory 53 is a board for temporarily storing data, and the data monitor board 57 is a board for displaying and monitoring the data.

写像ボード55(#0)〜55(#76)の詳細な構成
例が第3図に示される。第3図において,61〜64は
通信インタフェース部,65は大円ROM,66は輝度
ROM,67はコマンドラッチ,68は補助コードラッ
チ,69,70は隣接インタフェース,71はアドレス
演算器,72はデータ演算器,73は写像面RAMであ
る。
A detailed configuration example of the mapping boards 55 (# 0) to 55 (# 76) is shown in FIG. In FIG. 3, 61 to 64 are communication interface units, 65 is a great circle ROM, 66 is a luminance ROM, 67 is a command latch, 68 is an auxiliary code latch, 69 and 70 are adjacent interfaces, 71 is an address calculator, and 72 is an address calculator. A data calculator 73 is a mapping plane RAM.

写像ボード55(#0)〜55(#76)は写像面を8
面持つ。各面はバンクB〜Bと称される。バンクの
指定はRAMのアドレスを用いて行われる。
The mapping boards 55 (# 0) to 55 (# 76) have eight mapping planes.
Have a face. Each surface is referred to as a bank B 1 to B 8 . The bank is designated by using the RAM address.

この写像ボード上には2個の演算器71,72が搭載さ
れており,アドレス演算器71は写像RAM73のアド
レスを計算する演算器である。データ演算器72は写像
面RAM73のデータポートに接続されており,データ
を加工する。
Two arithmetic units 71 and 72 are mounted on this mapping board, and the address arithmetic unit 71 is an arithmetic unit for calculating the address of the mapping RAM 73. The data calculator 72 is connected to the data port of the mapping plane RAM 73 and processes data.

輝度ROM66は写像関数として濃淡データを用いると
きのルックアップテーブルである。コマンドラッチ67
はコントローラボード51が発する実行指令を保持する
レジスタである。補助コードラッチ68はコントローラ
ボード51が発する実行指令のう補助コードを保持する
レジスタであり,ここではビットプレーン番号が格納さ
れる。隣接インタフェース69,70は隣合うボード間
でデータを転送するための通信回路である。
The luminance ROM 66 is a look-up table when the grayscale data is used as the mapping function. Command latch 67
Is a register for holding an execution command issued by the controller board 51. The auxiliary code latch 68 is a register that holds an auxiliary code for an execution command issued by the controller board 51, and stores a bit plane number here. The adjacent interfaces 69 and 70 are communication circuits for transferring data between adjacent boards.

本実施例装置の動作が図面を参照しつつ以下に説明され
る。本実施例装置による処理の全体的な流れは第7図に
示されたものと同じである。この第7図における線分方
向計測処理手順が第4図に示される。
The operation of the apparatus of this embodiment will be described below with reference to the drawings. The overall flow of processing by the apparatus of this embodiment is the same as that shown in FIG. The line segment direction measurement processing procedure in FIG. 7 is shown in FIG.

本実施例では,写像面の1画素のデータのビット数は1
6ビットであり,このデータをLSB(最下位ビット)
から順に第1ビット,第2ビット……,第16ビットと
称することとする。そしてこれらのビット位置をそれぞ
れフレーム番号に対応づける。例えば,第1番目のフレ
ームの大円はデータの第1ビット目に書き込むというよ
うにする。これにより写像面は1ビットの面が16面あ
るように見える。これをビットプレーンBPと称するこ
とにし,第nフレーム目のビットプレーンをBPで表
す。
In this embodiment, the number of bits of data for one pixel on the image plane is 1.
6 bits, this data is LSB (least significant bit)
The first bit, the second bit, ... Then, each of these bit positions is associated with a frame number. For example, the great circle of the first frame is written in the first bit of data. As a result, the mapping surface appears to have 16 1-bit surfaces. This will be referred to as a bit plane BP, and the bit plane of the nth frame will be represented by BP n .

いま写像面RAM73の写像面であるバンクBをビッ
トプレーンBPに割り当て,バンクBを写像プレーン
SPに割り当てるものとする。
Now, it is assumed that the bank B 1 which is the mapping surface of the mapping surface RAM 73 is assigned to the bit plane BP and the bank B 2 is assigned to the mapping plane SP.

まずホストコンピュータ3からの指示に従い,三次元方
位計測ユニット5における写像ボード55の写像面RA
M73のバンクBとBの内容をクリアする(ステッ
プS32)。これはデータ演算器72が“0”を出力
し,アドレス演算器71がバンクBとBのアドレス
をスキャンしながら“0”のデータを書き込むことによ
る。
First, according to an instruction from the host computer 3, the mapping plane RA of the mapping board 55 in the three-dimensional azimuth measuring unit 5
To clear the contents of the bank B 1 and B 2 of M73 (step S32). This is due to writing data of the data calculator 72 outputs "0", the address calculator 71 while scanning the address of the bank B 1 and B 2 "0".

次にホストコンピュータ3からの指示に従い,第n番目
のフレームのS点データSDをデータウェイからデー
タウェイインタフュース52を介して受信し,これをバ
ッファメモリ53に格納する(ステップS33)。
Next, in accordance with an instruction from the host computer 3, the S point data SDn of the nth frame is received from the data way via the data way interface 52 and stored in the buffer memory 53 (step S33).

またホストコンピュータ3はコントローラボード51に
指示して,写像ボード55の補助コードラッチ68に,
第n番目のフレームを表すビットプレーン番号nを書き
込むステップS34)。
Further, the host computer 3 instructs the controller board 51 to cause the auxiliary code latch 68 of the mapping board 55 to
A bit plane number n representing the nth frame is written (step S34).

次にホストコンピュータ3はコントローラボード51に
介して写像ボード55に写像指令を発する(ステップS
35)。これにより写像ボード55は,バッファメモリ
53からS点データSDを1ワードずつ読み出し,そ
のS点は極とする大円を大円ROM65とアドレス演算
器71によって生成する。
Next, the host computer 3 issues a mapping command to the mapping board 55 via the controller board 51 (step S).
35). As a result, the mapping board 55 reads the S point data SD n word by word from the buffer memory 53, and the great circle ROM 65 and the address calculator 71 generate a great circle having a pole at the S point.

そして補助コードラッチ68で指定された番号nのビッ
トプレーンBPの内容のうち,生成された大円の載る
画素の値を,データ演算器72を使用して“1”にす
る。この処理は対応するビットプレーンBPとバンク
をOR演算することによる。ビットプレーンBP
の深さは1ビットであるので,バンクB中の大円が描
かれる画素のフレームに対応するビットを“1”にすれ
ばよい。
Then, of the contents of the bit plane BP n with the number n designated by the auxiliary code latch 68, the value of the pixel on which the generated great circle is placed is set to “1” using the data calculator 72. This processing is performed by ORing the corresponding bit plane BP n and the bank B 1 . Bit plane BP n
Since the depth of 1 is 1 bit, the bit corresponding to the frame of pixels in the bank B 1 in which the great circle is drawn may be set to "1".

具体的には,大円が載る画素について第n番目のビット
のみを“1”とした画像データを作成し,これとバンク
の格納データとのOR演算を行い,その結果をバン
クBに再び書き込むことによる。
Specifically, to create the image data and the n-th bit only the "1" for pixels that great circle rests, performs an OR operation between this and the bank B 1 stored data, the bank B 1 The results By writing to again.

一方,バンクBには生成した大円がそのまま加算され
る。
On the other hand, the generated great circle is added to the bank B 2 as it is.

次に写像すべきフレームがまだあるかを調べ(ステップ
S36),フレームがある場合には上述の操作を繰り返
す(ステップS33〜S36)。これにより全フレーム
について処理を終えたときには,大円が描かれた画素の
フレーム番号に対応して,バンクBの当該画素のデー
タのフレーム番号対応のビット位置に“1”が設定され
る。これにより或る画素について,バンクBのデータ
(16ビット)を読み出し,そのなかに“1”のビット
が幾つあるかを計数すれば,全フレーム中の何フレーム
にわたり当該画素に大円が載っていたかを知ることがで
きる。
Next, it is checked whether or not there is a frame to be mapped (step S36), and if there is a frame, the above operation is repeated (steps S33 to S36). As a result, when the processing is completed for all the frames, "1" is set in the bit position corresponding to the frame number of the data of the pixel of the bank B 1 corresponding to the frame number of the pixel in which the great circle is drawn. As a result, if the data (16 bits) in bank B 1 is read out for a certain pixel and the number of bits of “1” is counted in that pixel, a great circle will be placed on that pixel over how many frames out of all the frames. You can know what was going on.

一方,上述の全フレームについてのステップS33〜S
36の処理が終了したときには,バンクBには写像プ
レーンSPが生成されることになる。
On the other hand, steps S33 to S for all the above-mentioned frames
When the processing of 36 is completed, the mapping plane SP is generated in the bank B 2 .

フレームがなくなったならば,ホストコンピュー3はコ
ントローラボード51に指示して,写像ボード55の補
助コードラッチ68にスライスレベルを書き込む(ステ
ップS37)。このスライスレベルはフレーム数による
フィルタ処理を行う場合のしきい値であり,例えば
「5」が設定される。
When there are no more frames, the host computer 3 instructs the controller board 51 to write the slice level in the auxiliary code latch 68 of the mapping board 55 (step S37). This slice level is a threshold value when performing the filtering process by the number of frames, and is set to, for example, "5".

次にホストコンピュータ3はコントローラボード51を
介して写像ボード55にフィルタ処理指令を発する(ス
テップS38)。写像ボード55は,これによりビット
プレーンであるバンクBの全画素のデータをスキャン
し,読み出した画素のビットパターンの“1”の個数が
スライスレベル以下のときには,対応するバンクB
画素の値を0にする。
Next, the host computer 3 issues a filter processing command to the mapping board 55 via the controller board 51 (step S38). The mapping board 55 scans the data of all the pixels of the bank B 1 which is a bit plane by this, and when the number of “1” s of the bit pattern of the read pixel is below the slice level, the mapping board 55 detects the pixel of the corresponding bank B 2 . Set the value to 0.

この処理が終わったならば,ホストコンピュータ3は,
三次元方位計測ユニット(マッピングプロセッサ)5に
データ出力指令を発する(ステップS39)。これによ
り写像ボード55はバンクBをスキャンし,画素の値
が“0”でない時,その画素のアドレスと値を内部デー
タバスに載せる。データウェイインタフェース58は内
部データバスのデータをデータウェイに出力する。ホス
トコンピュータ3はデータウェイを介して写像結果を受
信する。
After this process is completed, the host computer 3
A data output command is issued to the three-dimensional azimuth measuring unit (mapping processor) 5 (step S39). Thus mapping board 55 scans the bank B 2, when the value of the pixel is not "0", place the addresses and values of the pixel to the internal data bus. The data way interface 58 outputs the data of the internal data bus to the data way. The host computer 3 receives the mapping result via the data way.

以上の処理により金属面の反射等により虚偽像として一
部のフレームだけに現れる濃度の高いS点は除去され
る。
Through the above processing, the high density S point that appears as a false image only in some frames due to reflection on the metal surface is removed.

この結果,得られたSS点をSS点データSSDとして
保存する。これにより線分の方向を表す情報を抽出する
ことができる。
As a result, the obtained SS point is stored as SS point data SSD. This makes it possible to extract the information indicating the direction of the line segment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば,計測対象画像中の一部のフレームに現
れる金属面の反射などの虚偽の像によって線分方向の抽
出が妨害されなくなり,方向情報を的確に抽出すること
ができるようになる。また虚偽像除去のためのフィルタ
処理に際して写像面を全画面にわたりスキャンする必要
がないため,方向計測動作の高速化を図れる。
According to the present invention, the extraction of the direction of the line segment is not disturbed by the false image such as the reflection of the metal surface appearing in a part of the frame in the measurement target image, and the direction information can be accurately extracted. . In addition, since it is not necessary to scan the image plane over the entire screen when filtering to remove false images, the direction measurement operation can be speeded up.

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

第1図は本発明に係る原理ブロック図, 第2図は本発明の実施例装置を示すブロツク図, 第3図は第2図における写像ボードの詳細なブロック
図, 第4図は実施例における方向計測の処理手順を示す流れ
図, 第5図は従来のS点の抽出方法の説明図, 第6図は従来のSS点の抽出方法の説明図であ 第7図は提案の方向計測方法の全体的な処理を示す図, 第8図は第4図における線分方向計測処理の手順を示す
流れ図である。 図において, 1……カメラ機器 2……輪郭抽出ユニット 3……ホスト計算機 4……線分抽出ユニット 5……三次元方位計測ユニット 30……マルチバス 31……中央処理装置(CPU) 32,35……コマンドインタフェース 33……データインタフェース 34……DMAコントローラ 41……コントローラボード 42,52……段階インタフェース 43……輪郭抽出ユニットインタフェース 44……バッファメモリボード 45,54……WCS制御ボード 46,55……写像ボード 47,56……バスモニタボード 48,57……データモニタボード 49,58……後段インタフェース
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a detailed block diagram of the mapping board in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a flow chart showing the processing procedure of direction measurement, FIG. 5 is an explanatory view of a conventional S point extraction method, FIG. 6 is an explanatory view of a conventional SS point extraction method, and FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the overall processing, and FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the line segment direction measurement processing in FIG. In the figure, 1 ... Camera device 2 ... Contour extraction unit 3 ... Host computer 4 ... Line segment extraction unit 5 ... Three-dimensional orientation measurement unit 30 ... Multibus 31 ... Central processing unit (CPU) 32, 35 ... Command interface 33 ... Data interface 34 ... DMA controller 41 ... Controller board 42, 52 ... Stage interface 43 ... Contour extraction unit interface 44 ... Buffer memory board 45, 54 ... WCS control board 46, 55 …… Mapping board 47,56 …… Bus monitor board 48,57 …… Data monitor board 49,58 …… Post-stage interface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像位置を移動させつつ各フレーム毎に立
体像を撮像する撮像手段(11)と, 該撮像手段(11)で得られた画像を球面投影および球
面写像して,該立体像を構成する線分を表す線分写像点
(S)を抽出する線分抽出手段(12)と, 該線分抽出手段(12)で抽出された線分写像点(S)
に基づき写像関数を生成する写像関数生成手段(13)
と, 該写像関数生成手段(13)で生成された写像関数を記
憶する写像メモリ(14)と, データの深さ方向のビット位置毎のビットプレーンを有
し,該写像関数が描かれたフレームの回数情報が,フレ
ーム番号をビットプレーン番号に対応させつつ,各画素
についてそれぞれ記憶されるビットメモリ(15)と, 該写像メモリへの写像関数の書込みに伴って,写像関数
が描かれる画素に対し,ビットメモリのビットプレーン
番号をそれぞれフレーム番号に対応させて,写像関数の
有無情報を該ビットメモリに各フレーム毎に書き込む書
込み手段(16)と, 該ビットメモリの内容を用いて所定のしきい値でフィル
タ処理して線分方向情報を抽出するフィルタ手段(1
7)と を具備してなる三次元計測装置。
1. An image pickup means (11) for picking up a stereoscopic image for each frame while moving an image pickup position, and spherical projection and spherical mapping of an image obtained by the image pickup means (11) to obtain the stereoscopic image. And a line segment mapping point (S) extracted by the line segment extracting means (12) for extracting a line segment mapping point (S) representing a line segment forming the
Mapping function generating means (13) for generating a mapping function based on
A mapping memory (14) for storing the mapping function generated by the mapping function generating means (13); and a bit plane for each bit position in the depth direction of the data. The information on the number of times corresponds to a bit memory (15) that is stored for each pixel while associating the frame number with the bit plane number, and the pixel on which the mapping function is drawn as the mapping function is written to the mapping memory. On the other hand, the bit plane number of the bit memory is made to correspond to the frame number respectively, and the writing means (16) for writing the presence / absence information of the mapping function into the bit memory for each frame, and the predetermined means using the contents of the bit memory. Filter means for filtering line segment direction information by filtering with a threshold value (1
7) A three-dimensional measuring device comprising:
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