三维测量方法技术

通过使用共同视场以外的视场来扩展可用于立体测量的视场。为此，计算包含与特征点（X）对应的第一照相机的传感器面上的相应点（xa）、第一照相机的焦点位置（F1）和第二照相机的焦点位置（F2）的面（面e）；计算作为面（面e）和包含第二照相机的传感器面的面的交线的第一线（直线E）；计算与特征点组对应的包含第二照相机的传感器面上的相应点组的第二线（直线G）；计算第一线与第二线的交点作为与特征点（X）对应的包含第二照相机的传感器面的面上的相应点（xb）；和基于相应点（xa,xb）计算特征点（X）的三维坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用立体照相机的。
技术介绍
称为立体测量方法的使用两个照相机的方法可用于测量诸如产品的角部之类的特征点的三维坐标。在立体测量方法中，如后面给出的流程所示，通过使用4个步骤执行三维测量，以测量某产品的特征点的三维坐标步骤101 (校准)事先通过使用精确的校准表校正由照相机产生的图像畸变，并且，确定两个照相机的焦点位置和两个照相机的各传感器面的相对位置。、步骤102 (图像捕获)通过使用两个照相机捕获图像，使得在图像中出现特征点。步骤103 (找到相应点)通过使用图案匹配等找到与各传感器面上的特征点对应的相应点的三维坐标。步骤104 (三角测量)通过用三角测量方法执行三维测量来从在步骤103中确定的两个相应点测量特征点的三维坐标。在步骤102的图像捕获处理中，两个照相机必须具有共同的视场。对于高精度测量使用具有窄的视角的窄角透镜，这对于高测量分辨率会是有利的。遗憾的是，共同视场较小，从而导致三维测量的范围较窄。即使在使用广角透镜时，为了提高精度，特写条件也提供小的共同视场和窄的三维测量范围。因此，在高测量精度和宽测量范围之间存在权衡。为了解决权衡，PTL I公开了用于通过模拟人眼球的移动来提供宽三维测量范围的方法。在PTL I中，PTL I的图3示出楔形棱镜被设置在透镜的前面并且楔形棱镜旋转以偏转光轴使得可改变各照相机单元的捕获位置的照相机。并且，两个楔形棱镜的组合允许独立地控制偏转角(Φ )的大小和偏转位置(Θ )。使用分别包含以上的机构的两个照相机单元，并且，视场被同步驱动，以扫描共同视场，由此确保宽的三维测量范围。如在PTL I中公开的那样，各照相机单元通过使用窄角透镜来捕获图像以提供足够的精度或者在特写模式中捕获图像，由此同时实现高测量精度和宽的测量范围。并且公开了这样一种方法，即，即使在经常出现振动的恶劣的捕获条件下，诸如在三维测量装置被安装于机器人臂等中的情况下，也允许独立地控制偏转角的大小和偏转位置以提供高精度三维测量。但是，在使用在PTL I中公开的装置的三维测量中，楔形棱镜旋转以改变照相机单元的捕获位置。因此，除了正常的两个照相机以外，可能还需要包含电动机、齿轮和棱镜的机构及其控制电路。并且，使用两个照相机单元的总共4个棱镜的同步驱动可能需要分别用于控制能够高性能同步化的电动机的驱动的4个电路，从而导致用于照相机控制的基板的尺寸的增加。并且，测量会需要用于驱动棱镜的定位时间，并且，会因此需要附加的测量时间。因此，如果在机器人臂等中安装在PTL I中公开的立体测量方法以及使用该方法的装置，那么除了两个照相机单元以外，还会需要上述的机构或控制电路，这会在重量和尺寸上妨碍具有立体照相机的机器人臂的小型化。引文列表专利文献PTL I :日本专利公开 No. 6-75149
技术实现思路
因此，本专利技术提供适于在不增加尺寸、重量和驱动测量时间的情况下被安装于机器人手中的，其中，可以在无需附加的特殊的机构或电路的情况下实现高的精度和宽的测量范围。本专利技术的一个方面提供一种用于根据立体测量方法通过使用至少两个照相机来 测量产品的特征点的三维坐标的，该包括以下的步骤通过使用第一照相机捕获特征点，并且通过使用第二照相机捕获与特征点连续的特征点组；计算包含第一照相机的传感器面上的相应点、第一照相机的焦点位置和第二照相机的焦点位置的面，该相应点与特征点对应，并且，计算作为计算的面与包含第二照相机的传感器面的面的交线的第一线；计算包含第二照相机的传感器面上的相应点组的第二线，相应点组与特征点组对应；通过确定第一线与第二线的交点来计算包含第二照相机的传感器面的面上的相应点，相应点与特征点对应；和计算延伸通过第一照相机的传感器面上的相应点和第一照相机的焦点位置的直线和延伸通过第二照相机的传感器面上的相应点组和第二照相机的焦点位置的直线，并计算计算的直线的交点作为特征点的三维坐标。根据本专利技术的方面的如上面那样配置的可提供更宽的测量范围。两个照相机可不必具有共同视场。因此,利用共同视场以外的照相机的视场不需要在现有技术中会需要的用于获得宽的测量范围的广角透镜，从而导致利用传感器的分辨率的高精度测量。并且，与在PTL I中公开的技术不同，不需要附加的机构或控制电路，从而导致照相机单元的紧致化和轻重量化设计。另外，不需要对机构进行驱动，从而导致高速的测量。附图说明图I是示出根据本专利技术的第一实施例的的流程图。图2A是示出根据本专利技术的第一实施例的照相机设定的示图。图2B是示出根据本专利技术的第一实施例的照相机设定的示图。图3A是示出根据本专利技术的第一实施例的通过使用两个照相机捕获的图像的示图。图3B是示出根据本专利技术的第一实施例的通过使用两个照相机捕获的图像的示图。图4是示出根据本专利技术的第一实施例的照相机坐标的坐标轴的示图。图5是示出根据本专利技术的第一实施例的用于确定第一直线的方法的示图。图6A是示出根据本专利技术的第一实施例的用于确定第二直线的方法的示图。图6B是示出根据本专利技术的第一实施例的用于确定第二直线的方法的示图。图7是示出三角测量方法的原理的示图。图8A是示出根据本专利技术的第一实施例的处理的另一例子的示图。图SB是示出根据本专利技术的第一实施例的处理的另一例子的示图。图9是示出根据本专利技术的第二实施例的照相机设定的示图。图IOA是示出根据本专利技术的第二实施例的通过使用两个照相机捕获的图像的示图。图IOB是示出根据本专利技术的第二实施例的通过使用两个照相机捕获的图像的示图。 图11是示出图像捕获中涉及的投影变换的示图。图12A是示出根据本专利技术的第二实施例的用于确定共同视场外面的相应点的方法的示图。图12B是示出根据本专利技术的第二实施例的用于确定共同视场外面的相应点的方法的示图。图13是示出根据本专利技术的第三实施例的照相机设定的示图。图14是示出根据本专利技术第三实施例的通过使用照相机捕获的没有出现要测量的特征点的图像的示图。图15是示出根据本专利技术的第四实施例的照相机设定的示图。图16是示出根据本专利技术第四实施例的通过使用照相机捕获的没有出现要测量的特征点的图像的示图。图17是示出根据本专利技术的第四实施例的用于确定共同视场外面的相应点的方法的示图。图18是示出确定两个直线的交点的精度的示图。图19是示出根据本专利技术的第五实施例的用于确定共同视场外面的相应点的方法的示图。图20是示出根据本专利技术的第六实施例的的流程图。图21A是示出根据本专利技术的第六实施例的用于确定区域的属性的方法的示图。图21B是示出根据本专利技术的第六实施例的用于确定区域的属性的方法的示图。图22是示出根据本专利技术的第六实施例的照相机设定的示图。图23A是示出根据本专利技术的第七实施例的通过使用三个照相机捕获的图像的示图。图23B是示出根据本专利技术的第七实施例的通过使用三个照相机捕获的图像的示图。图23C是示出根据本专利技术的第七实施例的通过使用三个照相机捕获的图像的示图。图24是示出根据本专利技术的第七实施例的的流程图。图25是示出根据本专利技术的第八实施例的的流程图。具体实施例方式第一实施例参照附图描述本专利技术的实施例。图I是示出根据本专利技术的的流程图。图2A是示出照相机和要被测量的测量目标的示图。图3A示出通过使用图2A所示的照相机I捕获的图像，图3B示出通过使用图2A所示的照相机2捕获的图像。这里本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.12 JP 2009-259025;2010.10.26 JP 2010-239981.一种用于根据立体测量方法通过使用至少两个照相机来测量产品的特征点的三维坐标的三维测量方法，包括以下的步骤 通过使用第一照相机捕获特征点，并且通过使用第二照相机捕获与特征点连续的特征点组； 计算包含第一照相机的传感器面上的相应点、第一照相机的焦点位置和第二照相机的焦点位置的面，相应点与特征点对应，并且，计算作为计算的面与包含第二照相机的传感器面的面的交线的第一线； 计算包含第二照相机的传感器面上的相应点组的第二线，相应点组与特征点组对应； 通过确定第一线与第二线的交点计算包含第二照相机的传感器面的面上的相应点，该相应点与特征点对应；和 计算延伸通过第一照相机的传感器面上的相应点和第一照相机的焦点位置的直线以及延伸通过第二照相机的传感器面上的相应点组和第二照相机的焦点位置的直线，并计算所计算的直线的交点作为特征点的三维坐标。2.根据权利要求I的三维测量方法，其中，多个特征点组与特征点连续， 在计算第二线的步骤中，对于第二照相机的传感器面上的多个相应点组中的每一个计算第二线，所述多个相应点组与所述多个特征点组对应，并且， 其中，在计算包含第二照相机的传感器面的面上的相应点的步骤中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林祯，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：