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公開番号2024168758
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085684
出願日2023-05-24
発明の名称対象物認識装置、対象物認識方法及びプログラム
出願人新東工業株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G06T 7/00 20170101AFI20241128BHJP(計算;計数)
要約【課題】対象物の認識に要する演算時間を短縮する。
【解決手段】対象物認識装置(1)は、撮像部(20)と、1又は複数のプロセッサと、を備えている。1又は複数のプロセッサは、被写体の三次元点群を取得し、取得した三次元点群に基づいて、対象物(W)が配置されている床面(31)を推定する。1又は複数のプロセッサは、底面が床面(31)に平行な柱形の領域を、対象物(W)の検出を行う検出領域(41)として設定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物を認識する対象物認識装置であって、
撮像範囲内の被写体を撮像する撮像部と、
１又は複数のプロセッサと、を備え、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記撮像部を制御して、前記被写体の三次元点群を取得する点群取得処理と、
前記三次元点群に基づいて、前記対象物が配置されている床面を推定する床面推定処理と、
底面が前記床面に平行な柱形の領域を、前記対象物の検出を行う検出領域として設定する検出領域設定処理と、を実行する対象物認識装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記検出領域は、前記柱形の中心が原点に位置し、前記底面に平行であり、かつ、互いに直交するＸ１軸及びＹ１軸と、前記底面に直交するＺ１軸を有する第１座標系に配置されており、
前記検出領域設定処理は、前記第１座標系に配置された前記検出領域を、前記床面推定処理により推定された前記床面に平行であり、かつ、互いに直交するＸ２軸及びＹ２軸と、前記床面に直交するＺ２軸を有する第２座標系に設定する処理であり、
前記１又は複数のプロセッサは、検出領域設定処理において、
前記Ｘ１軸及び前記Ｙ１軸が前記Ｘ２軸及び前記Ｙ２軸にそれぞれ平行となるように、前記Ｚ１軸を中心に前記検出領域を回転角θだけ回転させる座標変換に用いられる変換行列Ｒ
θ
と、
前記Ｚ１軸に平行であり前記原点を基点とする単位ベクトルが、前記床面の単位法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）
Ｔ
と一致するように、前記検出領域を回転させる座標変換に用いられる変換行列Ｒ
ｎ
と、
前記柱形の前記底面と、前記床面との間に隙間を設けるために、前記検出領域を平行移動させる並進ベクトルＵと、
を用いた下式（１）により、前記点ｐを、前記検出領域の第２座標系の点ｑに座標変換し、
ｑ＝Ｒ
ｎ
Ｒ
θ
ｐ＋Ｕ…（１）
前記変換行列Ｒ
θ
が下式（２）で表され、
TIFF
2024168758000004.tif
22
170
…（２）
前記変換行列Ｒ
ｎ
が下式（３）で表される、請求項１に記載の対象物認識装置。
TIFF
2024168758000005.tif
40
170
…（３）
【請求項３】
前記並進ベクトルＵは、
前記検出領域の移動距離を定めるベクトル（ｔ
Ｘ
，ｔ
Ｙ
，ｔ
Ｚ
）
Ｔ
と、
前記第２座標系の原点を基点とする、Ｘ２軸、Ｙ２軸及びＺ２軸に平行な単位ベクトルｎ
Ｘ２
，ｎ
Ｙ２
及びｎ
Ｚ２
と、
前記第２座標系における、前記床面推定処理により推定された前記床面の重心の座標Ｃ
０
と、
前記検出領域のＺ１軸方向の高さｒとに基づいて、下式（４）で表される、請求項２に記載の対象物認識装置。
Ｕ＝Ｃ
０
＋ｔ
Ｘ
ｎ
Ｘ２
＋ｔ
Ｙ
ｎ
Ｙ２
＋（ｔ
Ｚ
＋ｒ／２）ｎ
Ｚ２
…（４）
【請求項４】
前記１又は複数のプロセッサは、
前記点群取得処理により取得された前記三次元点群のうち、前記検出領域設定処理により設定された前記検出領域内の点群を、前記検出領域の前記底面に投影し、前記検出領域の前記底面に投影された点群に対してクラスタリングを行い、投影前及び投影後の点群に基づいて、前記検出領域内に位置する前記対象物の位置及び姿勢を検出する物体検出処理を更に実行する、請求項１に記載の対象物認識装置。
【請求項５】
前記１又は複数のプロセッサは、
前記物体検出処理において、前記検出領域の前記底面に投影された点群について固有ベクトルを算出し、前記固有ベクトルに基づいて前記対象物の姿勢を検出し、
前記物体検出処理により検出された前記対象物の位置及び姿勢に基づいて、前記検出領域内に位置する前記対象物の各々の点群を包含し前記床面に平行な物体領域を決定する枠決定処理を更に実行する、請求項４に記載の対象物認識装置。
【請求項６】
前記１又は複数のプロセッサは、
前記点群取得処理において、前記被写体を撮像した撮像画像と、前記撮像部から前記被写体までの距離を画像化した距離画像とを、前記撮像部から取得し、前記撮像画像及び前記距離画像に基づいて、前記被写体の三次元点群を取得する、請求項１に記載の対象物認識装置。
【請求項７】
請求項１に記載の対象物認識装置を用いて、対象物を認識する対象物認識方法であって、
前記１又は複数のプロセッサが、前記撮像部を制御して、前記被写体の三次元点群を取得する点群取得工程と、
前記１又は複数のプロセッサが、前記三次元点群に基づいて、前記対象物が配置されている床面を推定する床面推定工程と、
前記１又は複数のプロセッサが、底面が前記床面に平行な柱形の領域を、前記対象物の検出を行う検出領域として設定する検出領域設定工程と、を含む、対象物認識方法。
【請求項８】
請求項１に記載の対象物認識装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータに、前記点群取得処理と、前記床面推定処理と、前記検出領域設定処理とを実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、対象物認識装置、対象物認識方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像部により取得した画像から対象物体を検出する情報処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－２８１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像部から取得した画像から三次元点群情報を取得し、その三次元点群情報の中から対象物を認識する対象物認識装置において、リアルタイム性を高めるため、対象物の認識に要する演算時間を短縮することが求められている。
【０００５】
本開示の一態様は、対象物の認識に要する演算時間の短縮を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る対象物認識装置は、対象物を認識する。対象物認識装置は、撮像範囲内の被写体を撮像する撮像部と、１又は複数のプロセッサと、を備えている。１又は複数のプロセッサは、点群取得処理と、床面推定処理と、検出領域設定処理とを実行する。点群取得処理において、１又は複数のプロセッサは、撮像部を制御して、被写体の三次元点群を取得する。床面推定処理において、１又は複数のプロセッサは、三次元点群に基づいて、対象物が配置されている床面を推定する。検出領域設定処理において、１又は複数のプロセッサは、底面が床面に平行な柱形の領域を、対象物の検出を行う検出領域として設定する。
【０００７】
本開示の各態様に係る対象物認識装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合には、コンピュータを前記対象物認識装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記対象物認識装置をコンピュータにて実現させる対象物認識装置のプログラム、及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の範疇に入る。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、対象物の認識に要する演算時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る対象物認識装置の構成を示す模式図である。
本開示の一実施形態に係る対象物認識装置の構成を示すブロック図である。
本開示の一実施形態に係る対象物認識装置による対象物認識方法の流れを示すフローチャートである。
図３に示す対象物認識方法のうち、点群取得処理の対象となる立体形状の一例を示す図である。
図３に示す対象物認識方法のうち、検出領域設定処理により設定される検出領域の一例を示す図である。
図３に示す対象物認識方法のうち、検出領域設定処理及び枠決定処理の説明に用いる図である。
図３に示す対象物認識方法のうち、検出領域設定処理及び枠決定処理の説明に用いる図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本開示の一実施形態に係る対象物認識装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、対象物認識装置１は、制御装置１０と、撮像部２０とを備えている。以下、説明の便宜上、図１の矢印で示されるように、対象物認識装置１の上下方向及び左右方向を定義する。
（【００１１】以降は省略されています）

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