判定三维形状一致的方法以及装置制造方法及图纸

技术编号:7301512 阅读:176 留言:0更新日期:2012-04-27 03:26
本发明专利技术提供一种判定三维形状一致的方法以及装置,能够有效地利用与立体形状相关的信息。判定装置(10)的摄像头控制单元(33)利用距离图像摄像头(20)对判定对象的物体的距离图像进行拍摄。特征点提取单元(34)基于该距离图像来提取特征点。特征量决定单元(35)计算特征点附近的立体形状来作为表面点的深度,并基于表面点的深度来决定特征点的特征量。一致判定单元(36)基于两个形状的特征量进行这些形状的一致判定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及判定三维形状一致的方法以及装置,尤其涉及利用关于形状的特征量的方法和装置。
技术介绍
作为判定三维形状的一致方法,已知一种通过拍摄判定对象的三维形状来创建二维亮度图像,并利用该亮度图像进行判定的方法。例如,在专利文献1所记载的方法中,根据拍摄三维形状所得到的亮度图像来求出亮度分布,并基于该亮度分布来决定特征量,以所决定的特征量为基准来进行一致判定。另外,作为判定由二维亮度图像所表示的物体的一致的方法,公知一种利用图像特征量的方法。例如在非专利文献1以及2中记载为“SIFT(Scale Invariant Feature Transform),,的方法中,基于亮度图像中的亮度梯度提取特征点,针对特征点求出表示特征量的向量,以该向量为基准来判定一致。专利文献1 日本特开2002-511175号公报。非专利文献1 藤吉弘亘,“Gradient 一卞 特徵抽出-SIFT i HOG-”,情報処理学会研究報告 CVIM160、2007 年、p. 211-224非专禾Ij 文献 2 :David G. Lowe, Object Recognition from Local Scale-Invariant Features,,,Proc. of the International Conference on Computer Vision, Corfu, 1999 年 9 月然而,在现有技术中,存在无法有效地利用与立体形状相关的信息这一问题。例如,在专利文献1所记载的方法、非专利文献1以及2所记载的方法中,由于仅利用所拍摄的二维亮度图像,因此导致损失与立体形状相关的信息的至少一部分。作为该问题影响到判定准确度的具体例子之一,可举出判定对象物体表面没有特征性纹理,并且表面平滑地变化从而不产生阴影的情况。在这种情况下,无法根据亮度图像恰当地得到成为判定基准的信息。作为其他具体例,可举出拍摄角度不同的情况。二维图像会根据判定对象物体与摄像头的相对位置以及姿势的不同而大幅地变化。因此,即使是同一物体,如果从不同角度进行拍摄也会成为不同的图像,从而无法进行准确度高的一致判定。另外,由于基于三维位置关系的变化而导致的图像变化超出了简单的二维图像旋转或者尺度变化的范围,因此仅采用对二维图像的旋转以及尺度变化具有鲁棒性的方法,无法解决该问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决该问题点而提出的,其目的在于,提供一种在进行三维形状的一致判定时,能够有效地利用与立体形状相关的信息的方法以及装置。本专利技术所涉及的判定三维形状一致的方法,该方法的特征在于,包括针对至少一个形状来提取至少一个特征点的步骤;针对提取出的特征点来决定特征量的步骤;基于所决定的特征量和针对其他形状所存储的特征量,来进行形状相互间的一致判定的步骤,其中,特征量表示立体形状。在该方法中,针对从形状提取出的特征点,决定表示立体形状的特征量。因此,特征量包括与立体形状相关的信息。并且,利用该特征量来进行一致判定。一致判定可以是形状是否相互一致的判定,还可以是计算表示形状一致的程度的一致度的判定。决定特征量的步骤还可以包含针对各个特征点,计算包含该特征点的平面的法线方向的步骤。由此,能够与表示形状的视点无关地确定与该特征点相关联的方向。还可以包含针对其他形状来提取至少一个特征点的步骤;针对其他形状的特征点来决定特征量的步骤;以及存储其他形状的特征量的步骤。由此,能够针对两个形状利用通过相同方法决定出的特征量来进行判定。决定特征量的步骤还可以包括提取构成形状的表面的表面点的步骤;确定沿着法线方向将表面点投影到平面后的投影点的步骤;计算表面点与投影点之间的距离来作为表面点的深度的步骤;以及基于表面点的深度来计算特征量的步骤。决定特征量的步骤还可以包括基于多个表面点的深度来决定特征点的尺度的步骤;基于多个表面点的深度来决定平面中的特征点的方向的步骤;基于特征点的位置、特征点的尺度以及特征点的方向来决定特征记述区域的步骤,在基于表面点的深度计算特征量的步骤中,可以基于特征记述区域内的表面点的深度来计算特征量。特征量还可以由向量的形式表示。进行各个形状间的一致判定的步骤还可以包括计算表示各个形状的特征量的向量之间的欧几里得距离的步骤。至少一个形状可以由距离图像表示。另外,本专利技术所涉及的判定三维形状一致的装置具备距离图像创建单元,其创建形状的距离图像;存储单元,其存储距离图像以及特征量;以及运算单元,其利用上述方法对由距离图像表示的形状进行一致判定。根据本专利技术所涉及的判定三维形状一致的方法以及装置,由于将表示立体形状的信息作为特征量使用,并基于其来进行一致判定,因此能够有效地利用与立体形状相关的 fn息ο附图说明图1是表示本专利技术的判定装置的构成的图。图2是表示某物体的外观的照片。图3是图2的物体的距离图像。图4是说明图1的判定装置的动作的流程图。图5是表示图4的步骤S3以及步骤S7所含的处理的详细内容的流程图。图6是对图1的特征点的附近放大表示的图。具体实施例方式以下,基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。实施方式1图1表示本专利技术所涉及的判定装置10的构成。判定装置10是判定三维形状一致的装置,其执行判定三维形状一致的方法。物体40具有三维形状,其形状在本实施方式中成为一致判定的对象。在此,采用物体40作为判定对象的第一物体。判定装置10包括距离图像摄像头20。距离图像摄像头20是对物体40进行拍摄, 来创建表示物体40的形状的距离图像的距离图像创建单元。在此,距离图像是针对距离图像摄像头20的拍摄范围的物体或者其表面所含的各点,将表示自距离图像摄像头20到该点为止的距离的信息以图像形式表示而成的。图2以及图3是对针对同一物体的外观以及距离图像进行对比的图。图2是表示写有“圆筒”的圆筒状物体的外观的照片,是亮度图像。图3是使用距离图像摄像头20拍摄该物体后得到的图像,是距离图像。其中,在图3中离距离图像摄像头20的距离近的部分被明亮表示,距离远的部分被暗淡表示。从图3可知,在距离图像中与纹理(例如物体表面的“圆筒”之类的文字)无关地表示了到构成物体表面形状的各点为止的距离。如图1所示,距离图像摄像头20与计算机30连接。计算机30是具有公知构成的计算机,例如由微芯片或者个人计算机等构成。计算机30具备进行运算的运算单元31、和存储信息的存储单元32。运算单元31 例如是周知的处理器,存储单元32例如是周知的半导体存储装置或者磁盘装置。运算单元31通过执行安装在运算单元31的程序或者存储在存储单元32的程序, 来作为控制距离图像摄像头20的动作的摄像头控制单元33、从距离图像提取特征点的特征点提取单元34、针对特征点决定特征量的特征量决定单元35以及进行形状一致判定的一致判定单元36发挥功能,对于这些功能的详细内容将在后面说明。下面,利用图4的流程图,对图1所示的判定装置10的动作进行说明。首先,判定装置10针对作为具有第一形状的第一物体,对物体40进行处理(步骤 Sl S4)。在此,首先判定装置10针对物体40创建表示其形状的距离图像(步骤Si)。在该步骤Sl中,摄像头控制单元33控制距离图像摄像头20来拍摄距离图像,从距离图像摄像头20接收距离图像的数据并将其存储在存本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.22 JP 2009-1475611.一种判定三维形状一致的方法,其特征在于,包括 针对至少一个形状来提取至少一个特征点的步骤; 针对提取出的所述特征点来决定特征量的步骤;以及基于所决定的所述特征量和针对其他形状所存储的所述特征量,来进行所述形状相互间的一致判定的步骤,所述特征量表示立体形状。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,决定所述特征量的所述步骤包括针对各个所述特征点来计算包含该特征点的平面的法线方向的步骤。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括 针对所述其他形状来提取至少一个特征点的步骤;针对所述其他形状的所述特征点来决定特征量的步骤;以及存储所述其他形状的特征量的步骤。4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于, 决定所述特征量的所述步骤包括提取构成所述形状的表面的表面点的步骤;确定沿着所述法线方向将所述表面点投影到所述平面后的投影点的步骤; 计算所述表面点与所述投影点之间的距离来作为所述表面点的深度的步骤;以及基于所述表面点的所述深度来计...

【专利技术属性】
技术研发人员:小关亮介藤吉弘亘
申请(专利权)人:株式会社丰田自动织机
类型:发明
国别省市:

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