图像处理装置和图像处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供图像处理装置和图像处理方法。获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像。根据所获取的捕获图像中的所述图案的亮度值，调整第一参数和第二参数中的至少任意一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。

【技术实现步骤摘要】
图像处理装置和图像处理方法
本专利技术主要涉及一种图像处理装置和图像处理方法，尤其涉及一种用于针对目标物体进行距离测量的技术。
技术介绍
已知如下方法：使用诸如投影仪的投影单元将图案光投影到目标物体，并且根据通过由诸如照相机的图像捕获单元捕获目标物体而获得的捕获图像，来指定图案光的位置，由此测量距离。目标物体的表面反射率和放置目标物体的姿态(orientation)是各种各样的。因此，捕获图像中的从投影单元投影的图案光的图像亮度(luminance)灰度值发生各种变化。为了在各种条件下指定图案光的位置，需要适当地进行图案光的辉度(brightness)调整和图像捕获单元的曝光量调整。如果这些调整不正确，则捕获图像中的图案光饱和，或者导致阴影细节丢失，并且无法指定图案光的位置。此外，如果这些调整不足，虽然可以指定图案光的位置，但是位置指定精度下降。在专利文献1(日本特开2012-68176号公报)中，预先基于在投影均匀图案光之后捕获的图像的图像亮度灰度值来确定最大反射率，并且基于反射率确定图案光的辉度和图像捕获单元的曝光量。在专利文献2(日本特开2009-250844号公报)中，使用在投影光切割线之后捕获的图像的图像亮度灰度值的直方图，来调整图像捕获单元的曝光量。更具体来说，在图像亮度灰度值直方图中，调整与光切割线部分相对应的第一峰、和与由测量环境中的照明光产生的背景光相对应的第二峰之间的差，使其等于或大于阈值。此外，调整第一峰，使其不超过预先设置的上限值。在专利文献1中公开的方法中，基于不是用来指定位置的图案光、而是均匀图案光的图像亮度灰度值，确定图案光的辉度和图像捕获单元的曝光量。因此，未考虑例如在用来指定位置的图案光中产生的、由于投影光学系统或者图像捕获光学系统中的模糊而出现的图案光的对比度降低的影响。其结果是，图案光的调整变得不足，并且图案位置指定精度可能降低。此外，基于图像亮度灰度值的最大值来确定最大反射率和曝光量。当目标物体的光泽度非常高时，受局部产生的光晕影响，无法在整个帧上进行适当的调整。在投影光的图像亮度灰度值直方图的峰和背景光的峰清楚地分开的情况下，在专利文献2中公开的专利技术有效地起作用。然而，在背景光的亮度高，并且几乎等于投影光的亮度的情况下，难以辨别投影光和背景光的图像亮度灰度值直方图的峰，该专利技术无法有效地起作用。已知一种识别处理装置，其基于被构造为进行上述距离测量的距离测量装置的距离测量结果，估计多个堆叠的目标物体的位置和姿态。可以构造一种系统，其中，通过向机器人控制装置输出识别处理装置对目标物体的位置和姿态的估计结果，机器人可以自动拾取堆叠的目标物体。假设堆叠了许多目标物体的场景，从装置到目标物体的距离依据堆叠的高度而发生变化。如果从装置到目标物体的距离发生变化，则投影图案光的亮度和捕获图像的辉度发生变化。更具体来说，捕获图像的辉度与从装置到目标物体的距离的平方成比例地降低。此外，根据目标物体在捕获图像中的位置和目标物体在投影范围中的位置，在边缘处出现光量下降，并且捕获图像的辉度发生改变。也就是说，捕获图像朝向帧的中心变得更亮，而朝向边缘变得更暗。例如，捕获图像基于余弦四次方定律变暗。以这种方式，捕获图像中的从投影单元投影的图案光的图像亮度灰度值，根据到目标物体的距离或者在捕获图像中的位置发生各种变化。如果捕获图像变暗，则图像捕获元件的噪声的影响增大，并且距离测量精度降低。距离测量精度的降低甚至使识别处理装置对目标物体的位置和姿态的估计精度降低。拾取系统可能产生诸如机器人拾取目标物体失败的故障。为了与距离或者在捕获图像中的位置无关地以高精度进行距离测量，需要根据距离或者在帧中的位置，适当地进行图案光的辉度调整和图像捕获单元的曝光量调整。如果这些调整不正确，则捕获图像中的图案光饱和，或者导致阴影细节丢失，并且无法进行距离测量。如果这些调整不足，虽然可以进行距离测量，但是测量精度下降。专利文献3(日本特开2000-292133号公报)公开了布置透射率在中心低并且越靠边缘越大的元件，以抵消边缘处的光量下降的影响的方法。专利文献4(日本特开2000-241131号公报)公开了基于大致距离的测量结果对来自光源的光输出进行控制的测距仪装置。在专利文献3中公开的方法中，对于放置在相同距离处的目标物体，照明的亮度变得恒定，并且能够抑制由于边缘处的光量下降而导致的精度降低。相反，对于不同深度处的目标物体，亮度不会变得恒定。由于该原因，在专利文献3中公开的方法使精度降低。在专利文献4中公开的方法中，基于大致距离来调整整个帧的曝光量。然而，对于放置在投影区域中的特定位置处的目标物体，未实现最佳曝光量调整。
技术实现思路
作出了本专利技术以解决上述问题，本专利技术提供一种用于以高精度可靠地指定图案光的位置的技术。本专利技术还提供一种用于以较高的精度针对各个目标物体进行距离测量的技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；以及调整单元，被构造为基于所获取的捕获图像中的所述图案，调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。根据本专利技术的第二方面，提供一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；被构造为指定为了从所述捕获图像中检测所述图案的位置而参照的各个像素的像素值中的最大像素值，并且获取所述最大像素值的分布的单元；以及调整单元，被构造为使用所述分布，调整第一参数或第二参数，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。根据本专利技术的第三方面，提供一种由图像处理装置执行的图像处理方法，其包括：获取步骤，获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；以及调整步骤，基于所获取的捕获图像中的所述图案，调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。根据本专利技术的第四方面，提供一种由图像处理装置执行的图像处理方法，其包括：获取步骤，获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；指定为了从所述捕获图像中检测所述图案的位置而参照的各个像素的像素值中的最大像素值，并且获取所述最大像素值的分布的步骤；以及调整步骤，使用所述分布，调整第一参数或第二参数，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。根据本专利技术的第五方面，提供一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影单元投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；得出单元，被构造为使用所述捕获图像，得出从所述图像捕获单元到所述目标物体的距离；以及调整单元，被构造为根据所得出的距离，调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；以及调整单元，被构造为基于所获取的捕获图像中的所述图案，调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。

【技术特征摘要】
2013.10.30 JP 2013-225819;2013.10.30 JP 2013-225821.一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；获得单元，其被构造为获得由构成投影了第一图案的所述目标物体的第一捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形，与由构成投影了第二图案的所述目标物体的第二捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形之间的交点的数量，所述第二图案是通过将所述第一图案中的亮部分和暗部分反转而获得的；以及调整单元，被构造为根据所获得的交点的数量与捕获图像的像素的数量的比，来调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，当所述比不高于阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更暗，或者调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以减小曝光量。3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，当所述比不高于阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更暗，并且调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以减小曝光量。4.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，当所述比超过了阈值时，所述调整单元获得通过参照像素值饱和的像素而获得的饱和交点的数量与所述交点的数量的比，作为第二比，当所述第二比超过了阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更暗，或者调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以减小曝光量，并且当所述第二比不高于所述阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更亮，或者调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以增加曝光量。5.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，当所述比超过了阈值时，所述调整单元获得通过参照像素值饱和的像素而获得的饱和交点的数量与所述交点的数量的比，作为第二比，当所述第二比超过了阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更暗，并且调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以减小曝光量，并且当所述第二比不高于所述阈值时，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数，以使所述图案更亮，并且调整用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以增加曝光量。6.根据权利要求1所述的图像处理装置，所述图像处理装置还包括：被构造为使用由所述图像捕获单元捕获的图像针对所述目标物体进行距离测量的单元。7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述捕获图像是由所述图像捕获单元捕获的图像中的、捕获了所述目标物体的区域中的图像。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的图像处理装置，其中，所述第一参数用于控制所述投影单元的光源的发光亮度、所述投影单元的显示元件的显示灰度值和所述投影单元的投影光圈中的至少任意一个。9.根据权利要求1至7中的任一项所述的图像处理装置，其中，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光时间和所述图像捕获单元的图像捕获光圈中的至少任意一个。10.一种图像处理装置，其包括：获取单元，被构造为获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；指定单元，被构造为指定为了检测由构成投影了第一图案的所述目标物体的第一捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形，与由构成投影了第二图案的所述目标物体的第二捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形之间的交点而参照的各个像素的像素值中的最大像素值，所述第二图案是通过将所述第一图案中的亮部分和暗部分反转而获得的；以及调整单元，被构造为使用具有不小于阈值的最大像素值的像素的数量与交点的数量的比，调整第一参数或第二参数，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。11.根据权利要求10所述的图像处理装置，其中，所述调整单元调整用于控制从所述投影单元投影的所述图案的辉度的所述第一参数、或者用于控制所述图像捕获单元的曝光量的所述第二参数，以使所述比等于阈值。12.一种由图像处理装置执行的图像处理方法，其包括：获取步骤，获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；获得步骤，获得由构成投影了第一图案的所述目标物体的第一捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形，与由构成投影了第二图案的所述目标物体的第二捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形之间的交点的数量，所述第二图案是通过将所述第一图案中的亮部分和暗部分反转而获得的；以及调整步骤，根据所获得的交点的数量与捕获图像的像素的数量的比，调整第一参数和第二参数中的至少一个，所述第一参数用于控制从被构造为投影所述图案的投影单元投影的所述图案的辉度，所述第二参数用于控制所述图像捕获单元的曝光量。13.一种由图像处理装置执行的图像处理方法，其包括：获取步骤，获取通过由图像捕获单元捕获投影了图案的目标物体而获得的捕获图像；指定步骤，指定为了检测由构成投影了第一图案的所述目标物体的第一捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形，与由构成投影了第二图案的所述目标物体的第二捕获图像的各个像素的亮度值形成的亮度值波形之间的交点而参照的各个像素的像素值中的最大像素值，所述第二图案是通过将所述第一图案中的亮部分和暗部分反转而获得的；以及调整步骤，使用具有不小于阈值的最大像素值的像素的数量与交点的数量的比，调整第一参数或第二参数，所述第一参数用于控制从被构造为投影所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川博志，内山晋二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP