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JPH0827840B2 - Range image generator - Google Patents
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JPH0827840B2 - Range image generator - Google Patents

Range image generator

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JPH0827840B2
JPH0827840B2 JP3628287A JP3628287A JPH0827840B2 JP H0827840 B2 JPH0827840 B2 JP H0827840B2 JP 3628287 A JP3628287 A JP 3628287A JP 3628287 A JP3628287 A JP 3628287A JP H0827840 B2 JPH0827840 B2 JP H0827840B2
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slit
image
light
slit light
distance
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、例えばロボットの視覚などに適用される
光切断法を利用した3次元物体認識技術に関連し、殊に
この発明は、複数のスリット光を一斉照射して光切断法
を適用実施する場合において、各スリット光とそのスリ
ット像とを対応付けて、各スリット像のラベル付けを行
った上で、物体までの距離を求めて距離画像を生成する
ための距離画像生成装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional object recognition technique using a light-section method applied to, for example, the vision of a robot. When applying the light cutting method by irradiating slit light all at once, by associating each slit light with its slit image and labeling each slit image, the distance to the object is calculated and the distance is obtained. The present invention relates to a range image generation device for generating an image.

<従来の技術> 一般に「光切断法」は、板状をなすスリット光を3次
元物体に向けて照射して物体表面にスリット光の交わり
線を生成し、この交わり線をテレビカメラで撮像するこ
とによりその光線像(以下これを「スリット像」とい
う)を求め、このスリット像上の各点の座標とスリット
光の平面の方程式とから前記交わり線上の点の3次元座
標を算出するものである。
<Prior Art> In general, the “light cutting method” irradiates a plate-shaped slit light toward a three-dimensional object to generate an intersecting line of the slit light on the object surface, and the intersecting line is imaged by a television camera. The ray image (hereinafter referred to as “slit image”) is obtained by calculating the three-dimensional coordinates of the points on the intersection line from the coordinates of each point on the slit image and the equation of the plane of the slit light. is there.

ところがこの種方法の場合、スリット光が照射された
部分についての情報しか得られず、これでは物体全体の
認識が困難である。
However, in the case of this kind of method, only the information about the portion irradiated with the slit light can be obtained, which makes it difficult to recognize the entire object.

そこで物体全体の情報を得るのに、反射鏡を用いてス
リット光を走査することで多数本のスリット光を生成
し、各スリット光を物体表面に当てることにより、多数
本の交わり線を物体全体に分布させて形成する方法が提
案された。
Therefore, in order to obtain information on the entire object, a large number of slit light beams are generated by scanning the slit light with a reflecting mirror, and each slit light is applied to the surface of the object. A method of forming the film by distributing it on the surface was proposed.

ところがこの方式の場合、スリット光の各走査位置で
交わり線を1本ずつ撮像し、各スリット像上の点を立体
視して距離画像の生成を行うから、交わり線の撮像回数
が多くなり、認識処理に要する時間が長くなるという問
題がある。
However, in the case of this method, the intersecting lines are imaged one by one at each scanning position of the slit light, and the distance image is generated by stereoscopically viewing the points on each slit image, so that the number of images of the intersecting lines increases, There is a problem that the time required for the recognition process becomes long.

この問題を解消するため、近年、多数のスリット光を
同時生成して、これらを物体表面へ一斉に照射する方式
が提案されている。
In order to solve this problem, in recent years, a method has been proposed in which a large number of slit lights are generated at the same time and these are irradiated onto the object surface all at once.

この種照射方式を採用する場合、テレビカメラで得ら
れた複数の各スリット像がいずれのスリット光に対応す
るのかを判断する処理(これを「スリット像のラベル付
け」という)が必要となり、先般、その一方法としてス
リット光をグレイコードにより空間コード化して物体へ
照射する方式が提案された(昭和59年度電気通信学会総
合全国大会論文「グレイコード空間投影による距離画像
生成」)。
When adopting this type of irradiation method, it is necessary to perform a process (which is referred to as "slit image labeling") for determining which slit light each of the plurality of slit images obtained by the television camera corresponds to. As one of the methods, a method has been proposed in which slit light is spatially coded with a gray code to illuminate an object (The 59th General Meeting of the Institute of Electrical Communication of Japan, "Distance Image Generation by Gray Code Space Projection").

<発明が解決しようとする問題点> ところがこの方式の場合、物体表面の反射率のばらつ
きなどの外部要因の影響を受け易いという欠点があり、
しかも2N−1個(例えば256個)のスリット像を得るに
は少なくともN回(例えば8回)の撮像が必要であっ
て、撮像回数を減少するには限界があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, this method has a drawback that it is susceptible to external factors such as variations in the reflectance of the object surface.
Moreover, at least N (e.g., 8) imagings are required to obtain 2 N -1 (e.g., 256) slit images, and there is a limit in reducing the number of imagings.

この発明は、上記問題を解消するためのものであっ
て、スリット像の個数に関係なく、わずか二回の撮像で
各スリット像のラベル付け並びに距離画像の生成が可能
な新規な距離画像生成装置を提供することを目的とす
る。
The present invention is for solving the above-mentioned problem, and is a novel distance image generation device capable of labeling each slit image and generating a distance image with only two imagings, regardless of the number of slit images. The purpose is to provide.

<問題点を解決するための手段> 上記目的を達成するため、この発明では、 放射エネルギーが個々独立に設定された複数のスリッ
ト光を前後二回にわたり物体へ一斉照射するための投光
手段と、 物体表面に生成される各スリット光の交わり線を撮像
して各スリット光のスリット像を求めるための撮像手段
と、 前後二回の光照射で得た二枚の画像につき対応する画
素の明るさの関係と各スリット光についての放射エネル
ギーの前後二回の設定値の関係とから各スリット像にラ
ベル付けするためのラベル設定用テーブルが格納された
テーブル記憶手段と、 前記対応関係にある各画素につきその座標と前記テー
ブル記憶手段が出力するラベルとに基づき物体までの距
離を算出する距離算出手段とを具備させることにした。
<Means for Solving Problems> In order to achieve the above object, in the present invention, a projection means for simultaneously irradiating an object with a plurality of slit lights each having radiant energy independently set twice before and after. , The image pickup means for obtaining the slit image of each slit light by imaging the intersection line of each slit light generated on the object surface, and the brightness of the corresponding pixel for the two images obtained by the light irradiation twice before and after Table storage means for storing a label setting table for labeling each slit image from the relationship between the depth and the set value of the radiant energy before and after the radiant energy for each slit light, and each of the corresponding relationships. A distance calculation means for calculating the distance to the object based on the coordinates of each pixel and the label output from the table storage means is provided.

<作用> 投光手段により物体へ複数のスリット光を一斉照射す
ると、物体表面には各スリット光の交わり線が同時生成
される。これら交わり線は撮像手段により撮像されて各
スリット光のスリット像が求められる。同様の動作が前
後二回にわたり実施され、これにより二枚の画像が得ら
れる。
<Operation> When a plurality of slit light beams are simultaneously emitted to the object by the light projecting means, intersection lines of the slit light beams are simultaneously generated on the surface of the object. These intersecting lines are imaged by the image pickup means to obtain the slit image of each slit light. The same operation is performed twice before and after, whereby two images are obtained.

これら二枚の画像につき対応する画素の明るさがテー
ブル記憶手段に与えられ、この明るさの関係と各スリッ
ト光についての放射エネルギーの前後二回の設定値の関
係とから決められたスリット像のラベルがテーブル記憶
手段より出力される。このラベル出力および各画素の座
標は距離算出手段に与えられ、距離算出手段はこれらデ
ータから物体までの距離を算出して距離画像を生成す
る。
The brightness of the pixels corresponding to these two images is given to the table storage means, and the slit image of the slit image determined from the relationship between this brightness and the set value of the radiant energy before and after twice for each slit light is set. The label is output from the table storage means. The label output and the coordinates of each pixel are given to the distance calculating means, and the distance calculating means calculates the distance to the object from these data and generates a distance image.

よってこの装置の場合、スリット像の個数に関係なく
わずか二回の撮像で各スリット像のラベル付けが並びに
距離画像の生成可能であり、物体認識の処理時間を短縮
できる。
Therefore, in the case of this device, it is possible to label each slit image and generate a distance image by only two times of imaging regardless of the number of slit images, and it is possible to shorten the processing time for object recognition.

<実施例> 第1図は、この発明の距離画像生成装置が組み込まれ
た3次元物体の認識システムを示しており、マルチスリ
ット光源1,テレビカメラ2および,距離画像生成部3を
含んでいる。
<Embodiment> FIG. 1 shows a three-dimensional object recognition system in which the distance image generation device of the present invention is incorporated, and includes a multi-slit light source 1, a television camera 2, and a distance image generation unit 3. .

図示例のマルチスリット光源1は、認識対象の3次元
物体5へ板状をなす複数のスリット光6を斜め上方位置
から平行に照射して、物体表面に各スリット光が交わる
交わり線7を生成する。この場合に、各スリット光6は
物体5に向けて一斉に照射され、この光照射は一回の物
体認識処理につき前後二回にわたって実行される。各ス
リット光6は1フレーム期間内に放射するエネルギーが
距離画像生成部3により設定値に制御されており、その
制御方法として1フレーム期間内に点灯する時間の長短
を制御する方式(PWM方式),1フレーム期間内に点灯す
るパルス数を制御する方式(PNM方式),1フレーム期間
内のパルス点灯周波数を制御する方式(PFM方式)のい
ずれか方式が採用される。各スリット光6に対する放射
エネルギーの値の設定は、各スリット光毎に独立して、
しかも前後二回にわたる光照射の都度に実施されること
になる。
The multi-slit light source 1 of the illustrated example irradiates the three-dimensional object 5 to be recognized with a plurality of plate-shaped slit lights 6 in parallel from an obliquely upper position, and generates an intersecting line 7 where the slit lights intersect on the object surface. To do. In this case, each slit light 6 is simultaneously irradiated toward the object 5, and this light irradiation is performed twice before and after one object recognition process. Energy of each slit light 6 radiated within one frame period is controlled to a set value by the distance image generation unit 3, and as a control method therefor, a method of controlling the length of the lighting time within one frame period (PWM method) Either the method of controlling the number of pulses to be lit in one frame period (PNM method) or the method of controlling the pulse lighting frequency in one frame period (PFM method) is adopted. The setting of the radiant energy value for each slit light 6 is independent for each slit light,
Moreover, it will be carried out each time the light irradiation is performed twice before and after.

テレビカメラ2は、二回の光照射で物体表面に同時形
成される複数の交わり線7を物体5の真上位置よりその
都度撮像して、各スリット光6のスリット像を生成す
る。
The television camera 2 images a plurality of intersecting lines 7 that are simultaneously formed on the surface of the object by irradiating the light twice from the position directly above the object 5 each time to generate a slit image of each slit light 6.

第2図(1)(2)は、二回に撮像で得られた二枚の
画像9A,9aの一例を示している。
FIGS. 2 (1) and 2 (2) show an example of two images 9A and 9a obtained by imaging twice.

一枚目の画像9Aは第一回目の光照射による各スリット
光6のスリット像A1〜A3を、二枚目の画像9aは第二回目
の光照射による各スリット光6のスリット像a1〜a3を、
それぞれ含んでおり、各スリット像は1以上のセグメン
ト(例えばスリット像A1は三個のセグメントA11,A12,A
13より成る)で構成されている。
The first image 9A shows slit images A 1 to A 3 of each slit light 6 by the first light irradiation, and the second image 9a shows the slit image a of each slit light 6 by the second light irradiation. 1 to a 3 ,
Each slit image includes one or more segments (for example, the slit image A 1 has three segments A 11 , A 12 , and A).
Consisting of 13 ).

第1図に戻って距離画像生成部3は、テレビカメラ2
より上記各画像9A,9aを順次取り込み、各スリット像A1
〜A3,a1〜a3の各セグメントにつきその明るさ情報を利
用して各スリット像のラベル付け処理を行った上で、そ
のラベル出力と各スリット像上の点の座標とを利用して
物体5までの距離を求めて距離画像を生成する。
Returning to FIG. 1, the distance image generation unit 3 uses the television camera 2
From the above images 9A, 9a are sequentially captured, and each slit image A 1
To A 3, a 1 ~a each segment of 3 per after performing labeling processing for each slit image by utilizing the brightness information, using the coordinates of the point on the label outputs and the slit image Then, the distance to the object 5 is obtained and a distance image is generated.

いまあるスリット光の放射エネルギーをPとし、この
スリット光のスリット像の明るさをEとすると、この両
者間にはつぎの式の関係が成立する。
Assuming that the radiant energy of the existing slit light is P and the brightness of the slit image of this slit light is E, the following relationship is established between the two.

なお上式中、 はテレビカメラの位置・姿勢, は物体の位置・姿勢,αは物体の反射率を示し、またf
はこれら αの関数であることを示している。
In the above formula, Is the position and orientation of the TV camera, Is the position / orientation of the object, α is the reflectance of the object, and f
Are these It is a function of α.

つぎにスリット光の放射エネルギーをP1からP2へ変化
させたときに、そのスリット像の明るさがE1からE2へ変
化したと仮定した場合、つぎの式の関係が成立する。
Next, when it is assumed that the brightness of the slit image changes from E 1 to E 2 when the radiant energy of the slit light is changed from P 1 to P 2 , the relation of the following equation holds.

この式によれば、スリット光の放射エネルギーの変
化率と対応するスリット像の明るさの変化率とは、テレ
ビカメラの位置・姿勢 光源の位置・姿勢 物体の位置・姿勢 物体の反射率αに依存しないで、互いに一致することが
わかる。
According to this equation, the change rate of the radiant energy of the slit light and the corresponding change rate of the brightness of the slit image are the position and orientation of the TV camera. Position / posture of light source Object position / posture It can be seen that they agree with each other without depending on the reflectance α of the object.

つぎの式は上記式をさらに一般化して表したもの
で、この式中、m=1,a=1,b=0,d=1,e=−1とした
とき、上記式の関係が導かれる。
The following equation is a more generalized expression of the above equation. In this equation, when m = 1, a = 1, b = 0, d = 1, e = 1, the relation of the above equation is derived. Get burned.

かくしてこの発明にかかる装置では、複数のスリット
光6を前後二回にわたり物体5に一斉照射した場合にお
いて、各スリット光について第一回目と第二回目の放射
エネルギーの関係(式の右辺の関係)と、各スリット
像について第一回目と第二回目の明るさの関係(式の
左辺の関係)とが一致するときそのスリット像にそのス
リット光のラベルを割り当てるよう構成される。そして
この実施例の場合、各スリット像についての明るさの変
化率(式の左辺)と、各スリット光についての放射エ
ネルギーの変化率(式の右辺)とが一致するとき、こ
の両者が互いに対応すると判断してラベル付けを行って
いる。
Thus, in the apparatus according to the present invention, when a plurality of slit light beams 6 are radiated to the object 5 simultaneously twice before and after, the relation between the radiant energies of the first time and the second time for each slit light (the relation on the right side of the equation). And when each slit image agrees with the relationship between the brightness of the first time and the brightness of the second time (the relationship on the left side of the equation), the label of the slit light is assigned to the slit image. In the case of this embodiment, when the rate of change in brightness for each slit image (left side of the formula) and the rate of change in radiant energy for each slit light (right side of the formula) match, the two correspond to each other. Then, it decides and labels it.

上記によりスリット像に対応するスリット光のラベル
が判明すると、そのスリット像上の点の画像上の座標
(I,J),テレビカメラの位置・姿勢 光源の位置・姿勢, を用いて、つぎの〜式により対応する物体上の点の
3次元座標(X,Y,Z)を得ることができる。
When the slit light label corresponding to the slit image is found from the above, the coordinates (I, J) on the image of the point on the slit image, the position / orientation of the TV camera Position and orientation of light source, Using, the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of the corresponding point on the object can be obtained by the following equation.

この発明にかかる装置の場合、各画素の座標データI,
Jから対応する物体上の点のZ座標を求めると共に、Z
=D(I,J)という配列を形成することによって、物体
のZ座標に関する距離画像を得ている。
In the case of the device according to the present invention, the coordinate data I of each pixel,
The Z coordinate of the point on the corresponding object is obtained from J, and Z
By forming an array of = D (I, J), the distance image regarding the Z coordinate of the object is obtained.

第3図は、この発明の一実施例にかかる距離画像生成
装置の具体例を示す。
FIG. 3 shows a specific example of the distance image generating apparatus according to the embodiment of the present invention.

図中、マルチスリット光源1は放射エネルギーが個々
独立に設定された複数(例えば128本)のスリット光を
前後二回にわたり物体へ一斉照射するためのものであ
り、テレビカメラ2は物体表面に生成される各スリット
光の交わり線を撮像して各スリット光のスリット像を求
めるためのものである。
In the figure, a multi-slit light source 1 is for irradiating a plurality of (for example, 128) slit lights whose radiant energies are independently set to an object simultaneously twice before and after, and a TV camera 2 is generated on the object surface. This is for obtaining the slit image of each slit light by imaging the intersecting line of each slit light.

いまi枚目の画像生成時の第k番目のスリット光の放
射エネルギーをP(i,k)で表し、スリット光の平面を
表すパラメータをa(k),b(k),c(k),d(k)と
すると、スリット光のxyz座標系における平面の方程式
はつぎの式で与えられる。
The radiant energy of the k-th slit light at the time of generating the i-th image is represented by P (i, k), and the parameters representing the plane of the slit light are a (k), b (k), c (k). , d (k), the equation of the plane of the slit light in the xyz coordinate system is given by the following equation.

a(k)x+b(k)y+c(k)z+d(K)=0‥
‥ そしてこの実施例の場合、テレビカメラ2の撮像面と
スリット光の平面との位置関係を、第4図に示す如く、
z=hの平面に照射して得たスリット像11が撮像面10の
IJ座標系におけるI軸に直角となるように設定する。な
お図中,12はz=0の平面に照射して得たスリット像で
あり、同様にI軸と直角をなす。また13はスリット像11
上の任意の画素位置を示し、その画差の明るさはIMG
(i,I,J)である。
a (k) x + b (k) y + c (k) z + d (K) = 0
In the case of this embodiment, the positional relationship between the image pickup surface of the television camera 2 and the plane of the slit light is as shown in FIG.
The slit image 11 obtained by irradiating the plane of z = h is
Set so that it is perpendicular to the I axis in the IJ coordinate system. In the figure, 12 is a slit image obtained by irradiating a plane of z = 0, which is also perpendicular to the I axis. 13 is the slit image 11
Indicates the arbitrary pixel position above, and the brightness of the parallax is IMG
(I, I, J).

前記テレビカメラ2からは一枚目の画像についてのビ
デオ信号と二枚目の画像についてのビデオ信号とを時系
列で含む時系列信号が距離画像生成部3へ出力される。
The television camera 2 outputs a time series signal including a video signal for the first image and a video signal for the second image in time series to the distance image generation unit 3.

この距離画像生成部3は、切換器15,2個のA/D変換器1
6,17,画像メモリ18,シンクジェネレータ19,ラベル設定
用テーブルメモリ20,立体視用テーブルメモリ21,距離画
像メモリ22を含み、これら回路各部や前記テレビカメラ
2およびマルチスリット光源1をCPU23,ROM24,RAM25よ
り成るマイクロコンピュータが一連に制御するよう構成
してある。
The distance image generation unit 3 includes a switch 15 and two A / D converters 1
6, 17, an image memory 18, a sync generator 19, a label setting table memory 20, a stereoscopic view table memory 21, and a distance image memory 22. These circuit parts, the TV camera 2 and the multi-slit light source 1 are provided in the CPU 23, ROM 24. Then, a microcomputer composed of RAM 25 is configured to control in series.

前記切換器15は、CPU23により端子S1,S2に切り換え動
作せられ、これにより前記時系列信号が二枚の各画像の
ビデオ信号に分離される。一枚目画像のビデオ信号は一
方のA/D変換器16に、二枚目画像のビデオ信号は他方のA
/D変換器17に、それぞれ与えられてディジタル信号に変
換される。なおこれらA/D変換器16,17の動作タイミング
はシンクジェネレータ19からの同期信号G1,G2によ適宜
決定され、このシンクジェネレータ19はCPU23よりスタ
ート信号STを受けてエンド信号EDを出力するまでの間、
各種信号を生成して出力する。
The switching unit 15 is switched by the CPU 23 to the terminals S 1 and S 2 , whereby the time-series signal is separated into video signals of two images. The video signal of the first image is sent to one A / D converter 16, and the video signal of the second image is sent to the other A / D converter 16.
The signals are supplied to the / D converters 17 and converted into digital signals. The operation timings of these A / D converters 16 and 17 are appropriately determined by the synchronizing signals G 1 and G 2 from the sync generator 19, and the sync generator 19 receives the start signal ST from the CPU 23 and outputs the end signal ED. In the meantime
Generates and outputs various signals.

一方のA/D変換器16の出力は画像メモリ18に与えら
れ、シンクジェネレータ19からのR/W信号(リード・ラ
イト信号)で一枚目の画像が画像メモリ18に書き込まれ
る。また他方のA/D変換器17の出力はそのままラベル設
定用テーブルメモリ20に与えられるが、この場合に前記
シンクジェネレータ19は画像メモリ18に対しA/D変換器1
7の動作タイミングに同期して画素の座標データI,Jを与
え、R/W信号により各画素の明るさIMG(1,I,J)を順次
読み出して、その読出し出力を前記ラベル設定用テーベ
ルメモリ20へ出力させる。前記A/D変換器17の方の出力
はIMG(2,I,J)で表され、その結果一枚目,二枚目の各
画像につき同一画素にかかる明るさIMG(1,I,J),IMG
(2,I,J)が同期して次々にテーブルメモリ20に与えら
れる。
The output of one A / D converter 16 is given to the image memory 18, and the first image is written in the image memory 18 by the R / W signal (read / write signal) from the sync generator 19. The output of the other A / D converter 17 is given as it is to the table memory 20 for label setting. In this case, the sync generator 19 causes the A / D converter 1 to the image memory 18.
Pixel coordinate data I, J are given in synchronism with the operation timing of 7, the brightness IMG (1, I, J) of each pixel is sequentially read by the R / W signal, and the read output is the label setting table. Output to bell memory 20. The output of the A / D converter 17 is represented by IMG (2, I, J), and as a result, the brightness IMG (1, I, J) applied to the same pixel in each of the first and second images. ), IMG
(2, I, J) are sequentially applied to the table memory 20 in synchronization.

前記各画素の明るさは、例えば8ビットのデータ構成
であって、テーブルメモリ20に対し二個の明るさ(8ビ
ット+8ビット=16ビット)がアドレス入力として与え
られる。このテーブルメモリ20の中には、二個の明るさ
情報の全ての組み合わせに対して、前記の原理に基づき
それぞれ割り付けられるスリット光のラベルがテーブル
として予め格納されている。
The brightness of each pixel has a data structure of, for example, 8 bits, and two brightnesses (8 bits + 8 bits = 16 bits) are given to the table memory 20 as address inputs. In this table memory 20, the slit light labels, which are respectively assigned based on the above-described principle, are stored in advance as a table for all combinations of two pieces of brightness information.

このラベル設定用テーブルは、二個の明るさ情報をE
1,E2とした場合に、つぎの式の条件をもとに満足す
るときそのテーブルデータLAB(E1,E2)としてmをセッ
トし、また前記条件を満足しないときテーブルデータLA
B(E1,E2)として0をセットすることにより形成される
ものである。
This label setting table stores two pieces of brightness information
If 1 and E2 are satisfied, the table data LAB (E1, E2) is set to m when the condition of the following formula is satisfied, and table data LA is not satisfied when the condition is not satisfied.
It is formed by setting 0 as B (E1, E2).

なおεはしきい値である。 Note that ε is a threshold value.

なお上式中、absは絶対値をとる関数を、また はk=1〜Nにおける最小値を、それぞれ示す。 In the above equation, abs is a function that takes an absolute value, Indicates the minimum value when k = 1 to N, respectively.

このラベル設定用テーブルメモリ20に対し各画素位置
(I,J)の明るさIMG(1,I,J),IMG(2,I,J)がアドレス
入力として与えられると、位置(I,J)の画素に対応す
るスリット光のラベルmはつぎの式のようになり、ラ
ベル設定用テーブルメモリ20よりつぎの立体視用テーブ
ルメモリ21へ出力される。
When the brightness IMG (1, I, J), IMG (2, I, J) of each pixel position (I, J) is given to the label setting table memory 20 as an address input, the position (I, J) The label m of the slit light corresponding to the pixel) is expressed by the following equation, and is output from the label setting table memory 20 to the next stereoscopic table memory 21.

m=LAB(IMG(1,I,J),IMG(2,I,J)) ‥‥ 前記立体視用テーブルメモリ21には予め立体視用テー
ブルAが格納されており、この立体視用テーブルAは撮
像面上の像点のI座標とスリット光のラベルmとから対
応する物体上の点のz座標を光切断法を用いた立体視技
術により算出し、これをテーブルメモリ21にセットする
ことにより形成されるものである。
m = LAB (IMG (1, I, J), IMG (2, I, J)) ... The stereoscopic table memory 21 stores a stereoscopic table A in advance. A calculates the z coordinate of the corresponding point on the object from the I coordinate of the image point on the imaging surface and the label m of the slit light by the stereoscopic technique using the light section method, and sets this in the table memory 21. It is formed by

従ってこの立体視用テーブルメモリ21に対しラベル設
定用テーブルメモリ20よりラベルmが、シンクジェネレ
ータ19より画素のI座標が、アドレス入力として与えら
れると、対応する物体上の点のz座標が立体視用テーブ
ルAからつぎの式に従って読み出され、その読出しデ
ータは距離画像メモリ22へ出力される。
Therefore, when the label m is supplied from the label setting table memory 20 to the stereoscopic table memory 21 and the I coordinate of the pixel is supplied from the sync generator 19 as an address input, the z coordinate of the point on the corresponding object is stereoscopically viewed. The read data is read from the usage table A according to the following formula, and the read data is output to the distance image memory 22.

z=A(m,I) ‥‥ 前記距離画像メモリ22は、シンクジェネレータ19より
画素の座標(I,J)をアドレスとして、また前記z座標
をデータとして、それぞれ入力するもので、距離画像メ
モリ22上には次式で示す距離画像Dがその全域にわた
り生成される。
z = A (m, I) ... The distance image memory 22 inputs the pixel coordinates (I, J) from the sync generator 19 as an address and the z coordinate as data. A range image D represented by the following equation is generated on 22 over the entire area.

D(I,J)=z ‥‥ つぎに第1図に基づき装置全体の動作を説明する。D (I, J) = z ... Next, the operation of the entire apparatus will be described with reference to FIG.

まず複数個の各スリット光6につきその放射エネルギ
ーの値P(1,k)が個々独立に設定された後、全てのス
リット光6がマルチスリット光源1より物体5に向けて
一斉照射され、物体5の表面に各スリット光6の放射エ
ネルギーの大きさに応じた明るさの交わり線が生成され
る。各交わり線はテレビカメラ2により撮像され、全て
のスリット像を含む画像がテレビカメラ2の撮像面に生
成されて、そのビデオ信号が距離画像生成部3へ送られ
る。
First, the radiant energy values P (1, k) of the plurality of slit lights 6 are individually set, and then all the slit lights 6 are simultaneously radiated from the multi-slit light source 1 toward the object 5. On the surface of 5, the intersection line of brightness according to the magnitude of the radiant energy of each slit light 6 is generated. Each intersection line is imaged by the television camera 2, an image including all slit images is generated on the imaging surface of the television camera 2, and the video signal thereof is sent to the distance image generation unit 3.

つぎに複数個の各スリット光6につき再度その放射エ
ネルギーの値P(2,k)が個々独立に設定され、各スリ
ット光6がマルチスリット光源1より物体5へ一斉照射
される。この場合に前記放射エネルギーの値P(2,k)
は各スリット光毎に異なった値に設定された変化率に基
づき決定される。
Next, the radiant energy values P (2, k) of the plurality of slit lights 6 are individually set again, and the slit lights 6 are simultaneously radiated to the object 5 from the multi-slit light source 1. In this case, the radiant energy value P (2, k)
Is determined based on the rate of change set to a different value for each slit light.

スリット光6の一斉照射により物体5の表面には各ス
リット光の交わり線7が生成され、テレビカメラ2によ
り第2回目のスリット像の撮像が行われて、全スリット
像を含む画像がテレビカメラ2より距離画像生成部3へ
送られる。
An intersection line 7 of the slit lights is generated on the surface of the object 5 by the simultaneous irradiation of the slit light 6, the second slit image is captured by the television camera 2, and the image including all the slit images is displayed on the television camera. 2 is sent to the distance image generation unit 3.

かくて第3図に示す構成の距離画像生成部3では、二
枚の画像につき対応する画素の二個の明るさIMG(1,I,
J),IMG(2,I,J)を同時に順次取り出し、各画素のラベ
ル付けを行いつつ、距離画像を高速で生成してゆくので
ある。
Thus, in the distance image generation unit 3 having the configuration shown in FIG. 3, two brightnesses IMG (1, I,
J) and IMG (2, I, J) are taken out sequentially at the same time, and while labeling each pixel, a range image is generated at high speed.

<発明の効果> この発明は上記の如く、多数のスリット光を一斉に照
射してその画像処理を実行し、しかもスリット像の個数
に関係なくわずか二回の撮像で各スリット像のラベル付
け並びに距離画像の生成を行うから、従来の方式に比較
して撮像回数が大幅に減少し得、認識処理時間の短縮を
実現できる。またラベル付けに際し、物体表面の反射率
のばらつきなどの外部要因の悪影響を受けず、誤判定の
虞れがない等、発明目的を達成した顕著な効果を奏す
る。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention irradiates a large number of slit lights at the same time to perform image processing thereof, and further, labels each slit image with only two imaging operations regardless of the number of slit images. Since the range image is generated, the number of times of imaging can be significantly reduced as compared with the conventional method, and the recognition processing time can be shortened. In addition, in labeling, there is a remarkable effect that the object of the invention is achieved, such that it is not adversely affected by external factors such as variations in the reflectance of the object surface and there is no risk of misjudgment.

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

第1図はこの発明の距離画像生成装置が組み込まれた物
体認識システムの構成例を示すブロック図、第2図は二
回の撮像で得られる画像を示す説明図、第3図は距離画
像生成装置の一実施例を示す回路ブロック図、第4図は
テレビカメラの撮像面とスリット光の平面との関係を示
す説明図である。 1……マルチスリット光源 2……テレビカメラ 3……距離画像生成部 20……ラベル設定用テーブルメモリ 21……立体視用テーブルメモリ
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an object recognition system in which a distance image generating device of the present invention is incorporated, FIG. 2 is an explanatory diagram showing images obtained by two times of imaging, and FIG. 3 is a distance image generating. FIG. 4 is a circuit block diagram showing an embodiment of the apparatus, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an image pickup surface of a television camera and a plane of slit light. 1 …… Multi-slit light source 2 …… TV camera 3 …… Distance image generator 20 …… Label setting table memory 21 …… Stereoscopic table memory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放射エネルギーが個々独立に設定された複
数のスリット光を前後二回にわたり物体へ一斉照射する
ための投光手段と、 物体表面に生成される各スリット光の交わり線を撮像し
て各スリット光のスリット像を求めるための撮像手段
と、 前後二回の光照射で得た二枚の画像につき対応する画素
の明るさの関係と各スリット光についての放射エネルギ
ーの前後二回の設定値の関係とから各スリット像にラベ
ル付けするためのラベル設定用テーブルが格納されたテ
ーブル記憶手段と、 前記対応関係にある各画素につきその座標と前記テーブ
ル記憶手段が出力するラベルとに基づき物体までの距離
を算出する距離算出手段とを具備して成る距離画像生成
装置。
1. A light projecting means for irradiating an object with a plurality of slit lights each having radiant energy independently set twice before and after, and an intersection line of the slit lights generated on the surface of the object. And the image pickup means for obtaining the slit image of each slit light, the relationship between the brightness of the corresponding pixels in the two images obtained by the two light irradiations before and after, and the radiant energy before and after the radiant energy for each slit light. Based on the table storage means for storing the label setting table for labeling each slit image from the relationship of the set values, and the coordinates and the label output by the table storage means for each pixel in the corresponding relationship. A distance image generation apparatus comprising: a distance calculation unit that calculates a distance to an object.
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JAACE’87−5第31回システムと制御研究発表講演会講演論文集、31(1987)P.49−50

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