信息处理设备和信息处理方法技术

本发明专利技术提供一种信息处理设备和信息处理方法。信息处理设备使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，信息处理设备包括：数据存储单元，用于存储用于估计测量物体的位置姿势的校验数据；二维图像输入单元，用于输入摄像设备在第一位置姿势所拍摄的二维图像；距离图像输入单元，用于输入摄像设备在第二位置姿势所拍摄的距离图像；位置姿势信息输入单元，用于获取作为第一位置姿势与第二位置姿势的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及计算单元，用于基于位置姿势差信息，计算测量物体的位置姿势，使得用于估计位置姿势的校验数据与二维图像和距离图像相匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。本专利技术尤其涉及一种适用于测量三维形状已知的物体的位置姿势的技术。
技术介绍
近年来，通过机器人代替进行诸如工业产品的组装等的过去用手工进行的复杂任务。在机器人组装工业产品时，机器人通过诸如手等的端部执行器把持组件，因此变得需要精确测量组件和机器人(即，机器手)之间的相对位置姿势。非专利文献I (Y. Hel-Or and M. Werman, “Pose estimation by fusing noisydata of different dimensions，，，IEEE Transactions on Pattern Analysis and MachineIntelligence, vol. 17, No. 2, pp. 195 - 201,1995)说明了一种用于同时使用利用照相机所获取的二维图像(例如，灰度图像或彩色图像)和利用距离传感器所获取到的距离图像来精确测量物体的位置姿势的技术的例子。根据非专利文献1，通过将二维图像上的特征视为深度不确定的三维点、并且与距离图像中的三维点组一起使用这类二维图像，来估计物体的位置姿势。此外，非专利文献2 (Tateno, Kotake, Uchiyama, “A Model fitting methodusing intensity and range images for bin-picking applications，，，13th Meeting onImageand Recognition Understanding(MIRU2010),0S-1, 2010)说明了一种用于如下精确测量物体的位置姿势的方法。通过基于最大似然估计的公式，同时优化在二维灰度图像中所测量到的误差和在距离图像空间中所测量到的误差。传统技术，即用于使用二维图像和距离图像两者来估计位置姿势的方法假定如下。传统技术假定在拍摄二维图像时和在拍摄距离图像时之间，摄像设备和测量对象物体之间的相对位置关系不会改变。另一方面，如果使用图案投影方法拍摄距离图像，则对于二维图像和距离图像必须采用不同的照明模式。因此实际上不可能在拍摄距离图像的同时拍摄灰度图像。结果，在下面的情况下，在拍摄二维图像时和在拍摄距离图像时，摄像设备和测量对象物体之间的位置关系变得不同。对于安装在机器臂上的运动摄像设备测量物体的位置姿势的情况和测量在输送带上移动的物体的位置姿势的情况，该位置关系变得不同。如果使用如上所述的传统技术来估计物体位置姿势，则精度降低，并且不能进行估计处理。另一方面，如果使用机器臂移动摄像设备或者测量对象物体，则可以通过参考机器人运动信息获取在摄像设备拍摄各个图像时之间的摄像设备或测量对象物体的移位量。例如，日本特开2005-201824说明了一种被称为运动立体摄影(motion stereo)的技术。这一技术使用由在拍摄图像时之间的移动所生成的位置姿势变化量的移位量。从而根据摄像时间、以及在该摄像时间时的位置姿势不同的多个图像，估计测量对象物体的位置姿势。然而，采用机器人运动信息的传统运动立体摄影技术假定仅使用二维图像。结果，该技术不能应用于下面的情况使用距离图像、或者使用二维图像和距离图像两者来估计位置姿势。
技术实现思路
考虑到上述情况做出本专利技术。本专利技术旨在一种即使在摄像设备和测量对象物体的位置姿势之间的关系中的至少一个高速变化时也能够使用二维图像和距离图像来精确测量物体的位置姿势的信息处理设备。根据本专利技术的一个方面，一种信息处理设备，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；二维图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的二维图像；距离图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的距离图像；获取单元，用于获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及计算单元，用于基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。根据本专利技术的一个方面，一种信息处理设备，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；二维图像输入单元，用于输入在所述物体处于第一位置姿势时所拍摄的二维图像；距离图像输入单元，用于输入在所述物体处于第二位置姿势时所拍摄的距离图像；获取单元，用于获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及计算单元，用于基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。根据本专利技术的一个方面，一种信息处理设备，用于使用能够拍摄距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；距离图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的第一距离图像、以及所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的第二距离图像；获取单元，用于获取所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息；以及计算单元，用于基于所述相对位置姿势信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与在所述第一位置姿势和所述第二位置姿势所拍摄的距离图像中的相应形状相匹配。根据本专利技术的一个方面，一种信息处理设备，用于使用能够拍摄距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；距离图像输入单元，用于输入在所述物体处于第一位置姿势时所拍摄的第一距离图像、以及在所述物体处于第二位置姿势时所拍摄的第二距离图像；获取单元，用于获取所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息；以及计算单元，用于基于所述相对位置姿势信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与在所述第一位置姿势和所述第二位置姿势所拍摄的距离图像中的相应形状相匹配。根据本专利技术的另一方面，一种信息处理方法，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理方法包括以下步骤存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的二维图像；输入所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的距离图像；获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。根据本专利技术的另一方面，一种信息处理方法，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息处理设备，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括：数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势；二维图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的二维图像；距离图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的距离图像；获取单元，用于获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及计算单元，用于基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。

【技术特征摘要】
2011.07.08 JP 2011-1520311.一种信息处理设备，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括 数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势； 二维图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的二维图像； 距离图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的距离图像； 获取单元，用于获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及 计算单元，用于基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。2.一种信息处理设备，用于使用能够拍摄二维图像和距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括 数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势； 二维图像输入单元，用于输入在所述物体处于第一位置姿势时所拍摄的二维图像； 距离图像输入单元，用于输入在所述物体处于第二位置姿势时所拍摄的距离图像； 获取单元，用于获取作为所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息的位置姿势差信息；以及 计算单元，用于基于所述位置姿势差信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与所述二维图像和所述距离图像中的相应形状相匹配。3.一种信息处理设备，用于使用能够拍摄距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括 数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势； 距离图像输入单元，用于输入所述摄像设备在第一位置姿势所拍摄的第一距离图像、以及所述摄像设备在第二位置姿势所拍摄的第二距离图像； 获取单元，用于获取所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息；以及 计算单元，用于基于所述相对位置姿势信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与在所述第一位置姿势和所述第二位置姿势所拍摄的距离图像中的相应形状相匹配。4.一种信息处理设备，用于使用能够拍摄距离图像的摄像设备来估计物体的三维位置姿势，所述信息处理设备包括 数据存储单元，用于存储表示要测量的物体的形状的校验数据，其中，所述校验数据用于估计所述物体的位置姿势； 距离图像输入单元，用于输入在所述物体处于第一位置姿势时所拍摄的第一距离图像、以及在所述物体处于第二位置姿势时所拍摄的第二距离图像；获取单元，用于获取所述第一位置姿势与所述第二位置姿势之间的相对位置姿势信息；以及 计算单元，用于基于所述相对位置姿势信息，计算所述物体的位置姿势，使得由用于估计位置姿势的所述校验数据所表示的物体的形状与在所述第一位置姿势和所述第二位置姿势所拍摄的距离图像中的相应形状相匹配。5.根据权利要求1或3所述的信息处理设备，其特征在于，所述计算单元包括粗略位置姿势输入单元，所述粗略位置姿势输入单元用于输入在所述第一位置姿势时所述物体的粗略位置姿势， 其中，所述信息处理设备基于从所述粗略位置姿势输入单元所输入的在所述第一位置姿势时所述物体的粗略位置姿势、以及所述相对位置姿势信息，获取在所述第二位置姿势时所述物体的粗略位置姿势，并且使用二维图像和距离图像中的至少一个来进行位置姿势估计。6.根据权利要求1至4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：立野圭祐，内山晋二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：