信息处理设备和方法、存储介质和物品制造方法技术

提供了信息处理设备和方法、存储介质和物品制造方法。一种计算目标物体的位置和朝向的信息处理设备，包括：三维形状模型保持单元，其获取目标物体的形状的测量数据和目标物体的形状模型；以及位置和朝向计算单元，其基于由三维形状模型保持单元获取的形状模型中用于指定目标物体的朝向的特定部位的采样信息以及目标物体的形状的测量数据来计算目标物体的位置和朝向。

Information processing equipment and method, storage medium and article manufacturing method

Information processing equipment and method, storage medium and article manufacturing method are provided. An information processing device for calculating the position and orientation of a target object, including a three-dimensional shape model holding unit, the shape of the object's shape and the shape model of the target object; and the location and orientation calculation unit based on the shape model obtained by a three-dimensional shape model preserving unit. The data of the specific location of the target object and the measured data of the object's shape are used to calculate the position and orientation of the target object.

【技术实现步骤摘要】
信息处理设备和方法、存储介质和物品制造方法
本专利技术涉及信息处理设备、测量装置、系统、计算方法、存储介质和物品制造方法。
技术介绍
近年来，在工厂等的生产线中，通过使用视觉系统在批量加载的物体之中指定个体物体，测量指定物体的位置和朝向(orientation)，以及通过机器人手执行物体的抓握的技术已经被开发。作为测量物体的三维位置和朝向的方法的一个示例，存在一种模型拟合方法，在该方法中从目标物体的拍摄图像中检测个体物体的近似位置和朝向，并且通过使用位置和朝向作为初始值，将物体的三维形状模型拟合到图像数据。作为模型拟合方法的技术，已知在日本专利申请公开第2011-175477号中公开的方法，在该方法中从目标物体的三维形状模型上的几何特征采样的模型点被投影到目标物体的距离图像或灰度图像上，然后与图像上的几何特征相关联。此外，作为区分具有易于被错误识别的形状的目标物体的朝向的方法，已知日本专利申请公开第2015-194478号中公开的方法。在日本专利申请公开第2015-194478号中所公开的方法中，易于被错误识别为彼此的多个朝向之间的关系被预先登记(register)，并且已经根据近似位置和朝向而模型拟合的朝向被与通过使用基于预先登记的转换参数计算出的朝向进行比较，由此输出具有较高重合度(degreeofcoincidence)的朝向。在日本专利申请公开第2011-175477号和日本专利申请公开第2015-194478号中所公开的方法中，虽然由于通过具有稀疏采样密度来减少模型点的数量而缩短了处理时间，但是对每个点的位置和朝向估计的计算的贡献程度相对增加，使得位置和朝向估计的精度降低。如果测量需要通过使用局部形状作为线索来区分物体的朝向差异或类型差异的物体，那么可能由于缺少三维模型上的要作为线索的部位的几何信息而出现错误识别。相反，如果为了增加位置和朝向估计的精度而使得采样密度稠密并且模型点的数量增加，那么与图像上的几何特征对应的搜索时间与模型点的数量成比例地增加。日本专利申请公开第2011-179910号公开了一种对要用于模型拟合的模型点进行采样的方法，其中三维模型的面被表示为平面和曲面的集合，并且在每个面被单位面积(area)划分的情况下针对每个小区域(region)生成采样模型点。在日本专利申请公开第2011-179910号的方法中，在被估计为具有小的距离测量误差的区域中将采样密度设置为低，而在被估计为具有大的距离测量误差的小区域中将采样密度设置为高。在日本专利申请公开第2011-179910号中，根据距离测量误差来控制用于每个小区域的模型点的密度。但是，其中密度被设置为高的小区域不必与具有用作区分物体的朝向差异或类型差异的线索的局部形状的部位重合。
技术实现思路
例如，本专利技术提供一种测量装置，该测量装置可以以高速度与高精度区分具有局部形状的物体的位置和朝向。根据本专利技术的一方面的信息处理设备是一种计算目标物体的位置和朝向的信息处理设备，该信息处理设备包括：获取单元，被配置为获取目标物体的形状的测量数据和目标物体的形状模型；以及计算器，被配置为基于由获取单元获取的形状模型中用于指定目标物体的朝向的特定部位的采样信息和目标物体的形状的测量数据来计算目标物体的位置和朝向。附图说明图1示出了信息处理设备的硬件配置。图2示出了信息处理设备的配置。图3示出了目标物体的三维形状模型。图4A和图4B是示出用于计算目标物体的位置和朝向的处理序列的流程图。图5A至图5D是相似朝向和特定部位的登记方法的解释图。图6A至图6C是用于要配对的特定部位的登记的解释图。图7是示出模型点的概念图。图8是用于估计特定部位中的几何特征中的测量点的数量的上限值的方法的解释图。图9A至图9E是位置和朝向计算方法的解释图。图10A和图10B是示出用于计算目标物体的位置和朝向的处理序列的流程图。图11A和图11B是示出用于计算目标物体的位置和朝向的处理序列的流程图。图12A至图12C是用于近似位置和朝向的每个候选的模型点的采样方法的解释图。图13A至图13D是示出目标物体和相似物体的图。图14A和图14B是示出目标物体与相似物体之间的区别的处理序列的流程图。图15示出了机器人系统的配置。具体实施方式(第一实施例)在本实施例中，将给出关于在具有用作相似朝向的区别的线索的局部特征的部位(特定部位)中所包括的几何特征，在以足够可区分的密度对模型点进行预先采样之后以高精度区分相似朝向的方法的描述。图1示出了根据本实施例的信息处理设备100的硬件配置。CPU101总体上控制经由总线106连接的每个设备。CPU101读出并执行存储在ROM102(其是只读存储器)中的处理步骤和程序。根据本实施例的处理程序、设备驱动等中的每一个以及操作系统(OS)都存储在ROM102中，临时存储在RAM(随机存取存储器)103中，并被CPU101适当地执行。输入I/F104输入从外部设备(例如，成像设备和操作设备)获取的信号作为可以由信息处理设备100处理的格式的输入信号。输出I/F105将来自信息处理设备100的信号作为可以由外部设备(显示设备)处理的格式的输出信号输出到外部设备。图2示出了根据本实施例的信息处理设备100的配置。信息处理设备100具有各处理单元和存储单元22。各处理单元包括测量数据保持单元10、近似位置和朝向计算单元(计算器)11、三维形状模型保持单元12、模型点采样单元13、相似朝向指明(designate)单元14、特定部位指明单元15、特定部位采样单元16、位置和朝向计算单元(计算器)17以及输出单元21，与近似位置和朝向计算单元相比，位置和朝向计算单元可以较精确地获得位置和朝向。此外，信息处理设备100连接到成像设备18、显示设备19、操作设备20以及外部设备(诸如机器人)的控制单元23。要注意的是，在本实施例中，虽然成像设备18、显示设备19、操作设备20和控制单元23被配置为在信息处理设备100的外部，但是信息处理设备100可以被配置为包括成像设备18、显示设备19、操作设备20和控制单元23的集成的信息处理设备。在下文中，将描述信息处理设备100的各单元。测量数据保持单元10获取并保持由成像设备18成像的目标物体的测量数据(测量信息)(诸如灰度图像(二维信息)和距离图像(三维信息))。在本实施例中，虽然测量数据保持单元10获取由成像设备18成像的测量数据，但本专利技术不限于此，并且测量数据保持单元10可以获取预先从存储介质等获得的测量数据。近似位置和朝向计算单元11是近似计算单元，它计算物体相对于成像设备18的位置和朝向的近似值(近似位置和朝向)。具体而言，首先，从测量数据保持单元10获取测量数据，并且从三维形状模型保持单元12获取目标物体的三维模型。然后，从测量数据中批量加载(loadedinbulk)的物体之中检测一个个体物体，并且计算物体相对于成像设备18的位置和朝向的近似值。在成像设备18中，假设定义了用作测量位置和朝向的参考的三维坐标系(参考坐标系)。在本实施例中，在成像设备18中使用的传感器的中心是原点、要获取的图像的水平方向是x轴、要获取的图像的垂直方向是y轴并且传感器的光轴是z轴的坐标系被定义为参考坐标系。物体相对于成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息处理设备，其特征在于，所述信息处理设备计算目标物体的位置和朝向，所述信息处理设备包括：获取单元，被配置为获取目标物体的形状的测量数据和目标物体的形状模型；以及计算器，被配置为基于由获取单元获取的形状模型中用于指定目标物体的朝向的特定部位的采样信息以及目标物体的形状的测量数据来计算目标物体的位置和朝向。

【技术特征摘要】
2016.11.30 JP 2016-2331601.一种信息处理设备，其特征在于，所述信息处理设备计算目标物体的位置和朝向，所述信息处理设备包括：获取单元，被配置为获取目标物体的形状的测量数据和目标物体的形状模型；以及计算器，被配置为基于由获取单元获取的形状模型中用于指定目标物体的朝向的特定部位的采样信息以及目标物体的形状的测量数据来计算目标物体的位置和朝向。2.如权利要求1所述的信息处理设备，其中采样信息包括关于要采样的模型点的密度的信息，并且特定部位中的模型点的密度高于除该特定部位以外的部位中的模型点的密度。3.如权利要求2所述的信息处理设备，其中要采样的模型点的数量等于或小于预定参考值。4.如权利要求1所述的信息处理设备，其中采样信息根据对目标物体进行成像的成像设备的分辨率或能捕获的图像范围而改变。5.如权利要求1所述的信息处理设备，还包括近似计算器，该近似计算器被配置为计算目标物体的近似位置和朝向，其中采样信息针对目标物体的近似位置和朝向的每个候选而设置，以及被配置为计算目标物体的位置和朝向的计算器还被配置为基于由近似计算器计算的目标物体的近似位置和朝向来确定要用于计算目标物体的位置和朝向的采样信息。6.如权利要求1所述的信息处理设备，其中获取单元被配置为还获取形状与目标物体相似的相似物体的三维形状模型，采样信息包括要用于在目标物体与相似物体之间进行区别的特定部位的采样信息，以及被配置为计算目标物体的位置和朝向的计算器还被配置为基于目标物体的采样信息和相似物体的采样信息来确定被测量的物体是否是目标物体。7.如权利要求1所述的信息处理设备，还包括被配置为确定采样信息的采样单元。8.如权利要求7所述的信息处理设备，其中采样单元被配置为确定要采样的模型点的密度以用作采样信息，并且在特定部位中的确定的模型点的密度高于在除所述特定部位以外的部位中要采样的模型点的密度。9.如权利要求8所述的信息处理设备，其中采样单元被配置为在等于或小于预定参考值的范围内确定要采样的模型点的数量以用作采样信息。10.如权利要求7所述的信息处理设备，其中采样单元被配置为基于对目标物体进行成像的成像设备的分辨率或能捕获的图像范围来确定采样信息。11.如权利要求7所述的信息处理设备，还包括近似计算器，该近似计算器被配置为计算目标物体的近似位置和朝...

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