物体识别装置以及物体识别方法制造方法及图纸

物体识别装置具有：三维数据获取部，获取由分别具有三维信息的多个点构成的三维数据；平行投影转换部，通过将所述三维数据的各点平行投影到一投影面上而生成二维图像；以及识别处理部，通过模板匹配从所述二维图像中检测对象物体。象物体。象物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物体识别装置以及物体识别方法


[0001]本专利技术涉及一种通过模板匹配来识别三维物体的技术。

技术介绍

[0002]作为从图像中识别(检测)物体的方法之一，有模板匹配。模板匹配是如下方法：预先准备成为识别对象的物体的模型(模板)，通过评价输入图像与模型之间的图像特征的一致度，检测输入图像中包含的物体。基于模板匹配的物体识别被用于多个领域，例如FA(Factory Automation：工厂自动化)中的检查或拣选、机器人视觉、监视照相机等。
[0003]近年来，将模板匹配应用于物体的三维位置以及姿态的识别的技术受到关注。其基本原理是：通过改变相对于对象物体的视点位置，准备视图(外观)不同的多个模板，通过从这些模板中选择与输入图像中的对象物体的视图最匹配的模板，确定对象物体相对于照相机的三维位置以及姿态。但是，该方法由于识别的分辨率与模板的变化成比例，所以如果要提高识别的分辨率，则模板生成的负荷增大、模板的数据量的增加、模板匹配的处理时间的增大等问题变得显著。
[0004]作为针对这种问题的对策，在专利文献1中公开了如下想法：通过深度传感器测量对象物体的纵深距离，并根据该纵深距离对模板(对特征值进行采样的二维栅格)进行缩放(放大/缩小)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：美国专利第9659217号说明书

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的技术问题
[0009]根据专利文献1的方法，由于能够使仅纵深距离不同的多个视图的模板通用化，因此能够期待减轻模板生成的负荷和削减模板数量等的效果。然而，在模板匹配的搜索时，由于发生与各像素的纵深距离一致地放大或缩小模板的处理，因此存在处理速度变慢的缺点。为了削减模板的放大或缩小所需的时间，在模板匹配处理之前，根据对象物体可能存在的距离范围和必要的分辨率生成多个尺度的模板并保存在工作存储器中，这在技术上是可能的，但需要非常多的存储器容量，因此不实用。
[0010]本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种实用的技术，能够通过模板匹配来高速地检测可能存在于各种纵深距离的物体。
[0011]用于解决技术问题的方式
[0012]本专利技术的一个方面提供一种物体识别装置，其特征在于，具有：三维数据获取部，获取由分别具有三维信息的多个点构成的三维数据；平行投影转换部，通过将所述三维数据的各点平行投影到一投影面上而生成二维图像；以及识别处理部，通过模板匹配从所述二维图像中检测对象物体。
[0013]三维数据可以是通过三维测量得到的数据。三维测量的方式可以是任何方式，可以是主动测量方式，也可以是被动测量方式。模板匹配是如下方法：通过评价对象物体的模板(模型)与二维图像中的关注区域之间的图像特征的一致度(类似度)，来判断该关注区域内的部分图像是否是对象物体的图像。如果将对象物体的视图(外观)不同的多个模板用于模板匹配，则也能够识别对象物体的姿态。
[0014]在本专利技术中，将通过平行投影三维数据而生成的二维图像用于模板匹配。在平行投影中，对象物体以相同的大小被投影，与从投影面到对象物体的距离无关。因此，在通过平行投影生成的二维图像中，对象物体的图像(与其纵深距离无关)总是取相同的大小。因此，仅使用单一尺寸的模板进行匹配即可，与现有方法(根据纵深距离进行模板的缩放的方法)相比，能够进行高速的处理。另外，还具有如下优点：能够削减模板的数量以及数据量，并且工作存储器的需要量也少，因此实用性优异。
[0015]也可以是，所述识别处理部使用由将所述对象物体进行平行投影而得到的图像生成的模板来作为所述对象物体的模板。通过由平行投影图像生成模板，模板与二维图像中的对象物体图像的匹配精度提高，因此能够提高物体识别处理的可靠性。
[0016]所述投影面可以任意设定，但优选以构成三维数据的各点的投影点在所述投影面上分布在尽可能宽的范围内的方式设定所述投影面。例如，也可以是，在所述三维数据是使用由照相机拍摄的图像生成的数据的情况下，所述平行投影转换部以与所述照相机的光轴正交的方式设定所述投影面。
[0017]也可以是，在所述三维数据中的第一点被投影到所述二维图像中的第一像素上的情况下，所述平行投影转换部将从所述第一点的三维信息获得的深度信息与所述第一像素相关联。在所述三维数据的各点具有亮度信息的情况下，在所述三维数据中的第一点被投影到所述二维图像中的第一像素上的情况下，所述平行投影转换部将所述第一点的亮度信息与所述第一像素相关联。在所述三维数据的各点具有颜色信息的情况下，在所述三维数据中的第一点被投影到所述二维图像中的第一像素上的情况下，所述平行投影转换部将所述第一点的颜色信息与所述第一像素相关联。
[0018]也可以是，在不存在投影到所述二维图像中的第二像素上的点的情况下，所述平行投影转换部基于与所述第二像素周围的像素相关联的信息，生成与所述第二像素相关联的信息。例如，也可以是，所述平行投影转换部通过内插与所述第二像素周围的像素相关联的信息来获得与所述第二像素相关联的信息。通过这样的处理增加二维图像的信息量，能够期待模板匹配的精度提高。
[0019]也可以是，所述三维数据是使用由照相机拍摄的图像生成的数据，在所述三维数据中的多个点被投影到所述投影面上的相同位置的情况下，所述平行投影转换部使用所述多个点中最接近所述照相机的点来生成所述二维图像。通过这样的处理，生成考虑了从投影面侧观察时的物体彼此的重叠(隐藏)的平行投影图像(即，仅将从照相机可见的点映射到二维图像)，因此能够高精度地进行基于模板匹配的物体识别处理。
[0020]本专利技术可以被理解为具有上述机构或结构的至少一部分的物体识别装置，或者可以被理解为进行上述的平行投影转换的图像处理装置。另外，本专利技术可以被理解为包含上述处理的至少一部分的物体识别方法、图像处理方法、模板匹配方法、物体识别装置的控制方法等，或者也可以被理解为用于实现这样的方法的程序或非临时地记录了该程序的记录
介质。需要说明的是，上述机构以及处理的每一个能够尽可能地相互组合而构成本专利技术。
[0021]根据本专利技术，能够提供一种实用的技术，该技术能够通过模板匹配高速地检测可能存在于各种纵深距离的物体。
附图说明
[0022]图1是示意地表示由物体识别装置进行的处理的图。
[0023]图2是示意地表示物体识别装置的整体结构的图。
[0024]图3是表示图像处理装置的结构的框图。
[0025]图4是模板生成处理的流程图。
[0026]图5是表示视点位置的设定例的图。
[0027]图6是表示模板生成处理中的平行投影图像的例子的图。
[0028]图7是物体识别处理的流程图。
[0029]图8是物体识别处理中的平行投影转换的流程图。
[0030]图9是表示照相机坐标系和投影图像坐标系的设定例的图。
[0031]图10是投影点补充处理的流程图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种物体识别装置，其特征在于，具有：三维数据获取部，获取由分别具有三维信息的多个点构成的三维数据；平行投影转换部，通过将所述三维数据的各点平行投影到一投影面上而生成二维图像；以及识别处理部，通过模板匹配从所述二维图像中检测对象物体。2.根据权利要求1所述的物体识别装置，其特征在于，所述识别处理部使用由将所述对象物体进行平行投影而得到的图像生成的模板来作为所述对象物体的模板。3.根据权利要求1或2所述的物体识别装置，其特征在于，所述三维数据是使用由照相机拍摄的图像而生成的数据，所述平行投影转换部以与所述照相机的光轴正交的方式设定所述投影面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的物体识别装置，其特征在于，在所述三维数据中的第一点被投影到所述二维图像中的第一像素上的情况下，所述平行投影转换部将从所述第一点的三维信息获得的深度信息与所述第一像素相关联。5.根据权利要求1至4中任一项所述的物体识别装置，其特征在于，所述三维数据的各点具有亮度信息，在所述三维数据中的第一点被投影到所述二维图像中的第一像素上的情况下，所述平行投影转换部将所述第一点的亮度信息与所述第一像素相关联。6.根据权利要求1至5中任一项所述的物体识别装置，其特征在于，所述三维数...

【专利技术属性】
技术研发人员：小西嘉典，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：