JPS62117082A - ３次元視覚装置の信号処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は３次元視覚装置の信号処理法に関し、さらに
詳細にいえば、レーザなどのビームあるいはスリット光
線を投射し、その反射光を三角測量的に検出することに
より対象の３次元情報を取り込む視覚装置の信号処理法
に関する。

〈従来の技術〉 従来から３次元視覚装置としてレーザなどのビームある
いはスリット状の光線を対象に投射し、その反射光の位
置を三角測量的に光センサで検出するいわゆるレンジフ
ァインダと呼ばれるものが提供されている。このような
視覚認識装置は、一般的に背景光が全くない状態で使用
されることはあり得ない。よって、投射光線の反射光成
分と背景光との分離性能を向上させなければ、正確な３
次元情報を取り込むことができない。

このような点を考慮して、過去においては、■　火星探
査機に組込むために研究された視覚ｉ、ｉａ置で採用さ
れた如く、高出力のパルスレーザ光を使用したもの がありた。

また、その光源としてのレーザ出力を余り高くしないも
のとしては、 ■　光学フィルタを使用してレーザスリット光の分離性
能を高めるもの、 ■　投射レーザスリット光を０Ｎ−ＯＦＦさせ、この０
Ｎ−ＯＦＦと同期して得られた２枚の画像の差を抽出す
るもの、 ■　投射レーザスリット光を周波数変調し、出力をフィ
ルタリングするもの が提供されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記■の装置は、火星という特殊な状況下において初め
て使用可能となるものであり、高出力なレーザ光線の安
全性を考慮しなければならない場所では使用することが
できないという問題がある。

上記■の装置は、太陽光、白熱灯の光等のようにレーザ
光の波長に近似する赤外成分を多く含む背型光の中では
、光学フィルタによる分離性能は不十分であるという問
題がある。

上記■の装置は、装置自体が移動体と共に揺動する場合
等において、２枚の画像を得る間の時間差がどうしても
生ずるため、画像が正確に重なり合わなくなる場合があ
り、その時には２枚の画像の差をとってもレーザ光のみ
を分離して検出することができなくなるという問題があ
る。

上記■の装置は、ＰＳＤ等のアナログ素子を使用する場
合には有効であるが、近年ｎ機素子として広く使用され
るようになってきたＣＯＤ素子に対しては、原理的に使
用することが困難であるという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
背景光の状態に殆ど影響されず、投射ビーム、或いはス
リット光線の反射光のみを抽出して、正確、かつ迅速に
対象の３次元情報を検出できる３次元視党装置の信号処
理法を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の３次元視覚装
置の信号処理法は、入力信号と、入力信号を所定時間遅
延させた遅延信号との差信号を得、差信号のうち正の信
号に対応するパルス信号を基準とし、その正パルス信号
から上記所定時間遅延させた時刻に生ずる負の信号に対
応するパルス信号の大きさに暴き投射光の反射位置を環
境の明るさ変化にかかわらず分離して検出するものであ
る。

く作用〉 以上の信号処理法であれば、入力信号と、入力信号を所
定時間遅延させた遅延信号との差をとることにより、遅
延時間に相当する幅の正、および負の信号を得ることが
でき、しかも、この正、および負の信号は、パルス状の
光の反射光に対応するもののみが上記遅延時間だけずれ
た位置関係に存在することになり、かつ、正の反射光に
対応するもののみが正、負の順で青られるのであるから
、正の信号に対応するパルス信号を基準とし、その正パ
ルス信号から上記遅延時間だけ遅延させた時刻に生ずる
、負の信号に対応するパルス信号の大きさの判別を行な
うことにより、ＣＯＤ素子のピディオ信号上ではパルス
上に検出きれる投射ビーム、或いはスリット光線の反射
光を分離して得ることができ、このパルス信号に基いて
対象の認識を行なうことができる。

しかも、この操作はビディオ信号を一時記憶装置に格納
しその後に信号処理するというような手順を必要とせず
、ビディオ信号を取り込みながら同時に実施することが
できる。よって、高速な処理が可能であり、また、大量
の記憶装置も不要であり、装置を簡易化できる特徴があ
る。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図はこの発明の信号処理法を実施するための８１！
［の一実施例を示す概略図であり、レーザスリット光源
（１）と、ミラー（２１と、ＣＣＤカメラ（３）とを有
している。そして、マイクロコンピュータ（４）からの
制御信号を入力とする制御ユニット（５）により駆動さ
れるステップモータ（６）の出力軸に、上記ミラー（２
４を直接、或は間接に連結することにより、所定範囲内
において回動じ、走査、整定を行なうことができるよう
にしている。また、ト記ＣＯＤカメラ（３）からの画像
信号を信号処理ユニット（７１に人力することにより、
投射レーザスリン１−光の反射光に対応する信号のみを
抽出し、上記マイクロコンピュータ（４）に供給するよ
うにしている。このマイクロコンピュータ（４）におい
ては、信号処理ユニッｌ−（７１により抽出された信号
に基いて対象（８）の３次元形状を認識することができ
る。

第１図は上記信号処理ユニット（７）を詳細に示すブロ
ック図であり、ＣＯＤカメラ（３）からの画像ビディオ
信号（第２図Ｃ参照）を遅延回路（９）に入力すること
により、所定時間遅延させた遅延信号（第２図Ｃ参照）
を得、差分処理器■）に上記画像信号、および遅延信＠
を入力することにより、画像ビディオ信号から遅延信号
を差分した差分信号（第２図Ｃ参照）を得、この差分信
号を正パルス発生回路（１１）、および負パルス発生回
路（１２）に供給することにより、差分信号の正の信号
に対応する正パルス信号（第２図り参照）、おＪ：び差
分信号の角の信号に対応する負パルス信号（第２図Ｅ参
照）を青る。そして、上記正パルス信号を遅延回路（１
３）に供給することにより、上記所定時間遅延させた遅
延正パルス信号（第２図Ｃ参照）を青、この遅延正パル
ス信号と上記負パルス信号とをＡＮＤゲート（１４）に
供給することにより、正負の順でパルスが生成される所
、つまり投射レーザ光のパルス状の反射光（第２図Ｃ参
照）のみを分離して憚ることができる。

このような処理によれば、ビディオ信号上に存在するパ
ルス状に明るくなっている点のみを分離できるわけであ
るが、背景光の中にも確率的には多少そのような状態の
光が含まれる場合がある。

その場合には第１図の方式のままだと９走査線のビディ
オ信号上に複数の信号（第２図Ｇに対応）が得られ、そ
の中からレーザの反射光を分離できないという問題が生
ずることがある。

この問題を解決するため、第１図のＡＮＤゲート（１４
）の代わりに、正パルス信＠（第２図り参照）と貴パル
ス信号（第２図Ｅ参照）の両者の信号の大きさをアナロ
グ的に判定し、両者とも大きい信号をレーザ反射光信号
と判別する処理系を導入すればよい。これにより微少な
パルス状雑音を除去できる。尚、正負パルス信号の両者
とも大きい信号の検出は、一対の正負パルス信号のうち
の最小値をとり、それが緑大値となる信号を選択するこ
とで可能である。

第４図Ａ、Ｂはそれぞれ上記遅延回路（９）、および差
分処即器頂の具体的な回路偶成を示しており、カラーテ
レピジミン用の遅延１ｍ（１５）　＜’ｉｌ′ｇＷｆ間
が０、６μｓｅｃ、）を用い、差かｉｌＪ＃Ａ器、また
は増幅器を用いることにより、第２図Ｃに示す差分信号
を青ることができる。

この差分信号は、第５図Ａ、Ｂに実線で示すように、入
力信号レベルに拘わらず大きくとることができ、必要な
信号の抽出を簡単に、かつ確実におこなことができるの
である。この特徴は、同図Ａ、Ｂに破線で示すように、
入力信号を微分回路により微分した場合に、入力信号レ
ベルが小さくなると臂られる微分信号が急激に小さくな
り、必要な信号の抽出が困ｉｔになるのと比較すれば明
らかである。

尚、上記の構成のみであれば、ノイズの影響を受けて視
覚認識の精度が低下する可能性があるので、実際に３次
元視覚装置に適用する場合には、上記の処理を行なう前
に、光学フィルタを使用してフィルタリングを行なうこ
とにより性能は向上する。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、入力信号に基いて遅延信号を
得て、入力信号との差分信号を得、正パルス信号を遅延
させた信号と負パルス信号との論理積を得るという簡単
な方法で照射ビーム、或いはスリット光の反射光のみを
抽出し、正確な視覚認識を行なうことができるという特
有の効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図は信号処理ユニットを詳細に示すブロック図、 第２図は各部の波形を示１１図、 第３図はこの発明の１＜＆号々理法を実ＩＩ！ブーるた
めの装置の一実施例を示す概略図、 第４図は遅延回路、および差分処理器の具体な回路構成
を示す図、 第５図は入力信号と差分信号との関係を示す（１）・・
・レーザ光源、（４）・・・マイクロコンピュータ、（
刀・・・信号処理ユニット、（９］（１３）・・・遅延
回路、（ト））・・・差分処理器、（１１）・・・正パ
ルス発生回路、（１２）・・・負パルス発生回路、（１
４）・・・ＡＮＤゲート特許出願入　　広　　瀬　　茂
　　男 ダイキン工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビームあるいはスリット光線を対象に 投射し、その反射光の位置を光センサで 三角測量的に計測し、対象に関する３次 元情報を得る視覚装置の信号処理法であ って、入力信号と、入力信号を所定時間 遅延させた遅延信号との差信号を得、差 信号のうち正の信号に対応するパルス信 号を基準とし、その正パルス信号から上 記所定時間遅延させた時刻に生ずる負の 信号に対応するパルス信号の大きさに基 き投射光の反射位置を環境の明るさ変化 にかかわらず分離して検出することを特 徴とする３次元視覚装置の信号処理法。