[發明專利]信息處理設備和信息處理方法

有效

• 申請號: 201210237227.9
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN103020952A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 立野圭祐;內山晉二
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01B11/00;G01B11/02;G01B11/24
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所 11398
• 代理人: 魏啟學

技術領域

本發明涉及一種信息處理設備和信息處理方法。本發明尤其涉及一種適用于測量三維形狀已知的物體的位置姿勢的技術。

背景技術

近年來，通過機器人代替進行諸如工業產品的組裝等的過去用手工進行的復雜任務。在機器人組裝工業產品時，機器人通過諸如手等的端部執行器把持組件，因此變得需要精確測量組件和機器人(即，機器手)之間的相對位置姿勢。

非專利文獻1(Y.Hel-Or?and?M.Werman，“Pose?estimation?by?fusing?noisy?data?of?different?dimensions”，IEEE?Transactions?on?Pattern?Analysis?and?Machine?Intelligence，vol.17，No.2，pp.195–201，1995)說明了一種用于同時使用利用照相機所獲取的二維圖像(例如，灰度圖像或彩色圖像)和利用距離傳感器所獲取到的距離圖像來精確測量物體的位置姿勢的技術的例子。根據非專利文獻1，通過將二維圖像上的特征視為深度不確定的三維點、并且與距離圖像中的三維點組一起使用這類二維圖像，來估計物體的位置姿勢。

此外，非專利文獻2(Tateno，Kotake，Uchiyama，“A?Model?fitting?method?using?intensity?and?range?images?for?bin-picking?applications”，13^th?Meeting?on?Imageand?Recognition?Understanding(MIRU2010)，OS-1，2010)說明了一種用于如下精確測量物體的位置姿勢的方法。通過基于最大似然估計的公式，同時優化在二維灰度圖像中所測量到的誤差和在距離圖像空間中所測量到的誤差。

傳統技術，即用于使用二維圖像和距離圖像兩者來估計位置姿勢的方法假定如下。傳統技術假定：在拍攝二維圖像時和在拍攝距離圖像時之間，攝像設備和測量對象物體之間的相對位置關系不會改變。

另一方面，如果使用圖案投影方法拍攝距離圖像，則對于二維圖像和距離圖像必須采用不同的照明模式。因此實際上不可能在拍攝距離圖像的同時拍攝灰度圖像。

結果，在下面的情況下，在拍攝二維圖像時和在拍攝距離圖像時，攝像設備和測量對象物體之間的位置關系變得不同。對于安裝在機器臂上的運動攝像設備測量物體的位置姿勢的情況和測量在輸送帶上移動的物體的位置姿勢的情況，該位置關系變得不同。如果使用如上所述的傳統技術來估計物體位置姿勢，則精度降低，并且不能進行估計處理。

另一方面，如果使用機器臂移動攝像設備或者測量對象物體，則可以通過參考機器人運動信息獲取在攝像設備拍攝各個圖像時之間的攝像設備或測量對象物體的移位量。

例如，日本特開2005-201824說明了一種被稱為運動立體攝影(motion?stereo)的技術。這一技術使用由在拍攝圖像時之間的移動所生成的位置姿勢變化量的移位量。從而根據攝像時間、以及在該攝像時間時的位置姿勢不同的多個圖像，估計測量對象物體的位置姿勢。

然而，采用機器人運動信息的傳統運動立體攝影技術假定僅使用二維圖像。結果，該技術不能應用于下面的情況：使用距離圖像、或者使用二維圖像和距離圖像兩者來估計位置姿勢。

發明內容

考慮到上述情況做出本發明。本發明旨在一種即使在攝像設備和測量對象物體的位置姿勢之間的關系中的至少一個高速變化時也能夠使用二維圖像和距離圖像來精確測量物體的位置姿勢的信息處理設備。

根據本發明的一個方面，一種信息處理設備，用于使用能夠拍攝二維圖像和距離圖像的攝像設備來估計物體的三維位置姿勢，所述信息處理設備包括：數據存儲單元，用于存儲表示要測量的物體的形狀的校驗數據，其中，所述校驗數據用于估計所述物體的位置姿勢；二維圖像輸入單元，用于輸入所述攝像設備在第一位置姿勢所拍攝的二維圖像；距離圖像輸入單元，用于輸入所述攝像設備在第二位置姿勢所拍攝的距離圖像；獲取單元，用于獲取作為所述第一位置姿勢與所述第二位置姿勢之間的相對位置姿勢信息的位置姿勢差信息；以及計算單元，用于基于所述位置姿勢差信息，計算所述物體的位置姿勢，使得由用于估計位置姿勢的所述校驗數據所表示的物體的形狀與所述二維圖像和所述距離圖像中的相應形狀相匹配。