(57)【要約】【課題】対象物の位置および向きを精度良く認識することが可能な対象物認識方法および対象物認識装置を提供する。【解決手段】撮像装置１２１が対象物１を撮像することにより第一撮像画像を取得し、対象物１の二次元外形データと第一撮像画像とを比較することにより撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定し、当該相対位置に基づいて仮想空間に撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置を設定し、当該仮想空間に基づいて第一仮想空間画像を生成し、第一仮想空間画像と第一撮像画像とを比較することにより前記相対位置の判定結果の正誤を判定し、撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置を変更して撮像することにより第二撮像画像を取得し、当該変更を仮想空間に反映して第二仮想空間画像を生成し、第二仮想空間画像と第二撮像画像とを比較することにより前記相対位置の判定結果の正誤を判定する。【選択図】図１
2010127721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置により光が照射された対象物を撮像装置が撮像することにより第一撮像画像を取得する第一撮像工程と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像工程における前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定工程と、
前記三次元データ、前記第一撮像工程における撮像装置と照明装置との相対位置、および前記第一判定工程において判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記第一撮像工程における撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定工程と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成工程と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定工程における判定結果の正誤を判定する第二判定工程と、
前記第二判定工程において前記第一判定工程における判定結果が正しいと判定した場合に、撮像条件を変更する撮像条件変更工程と、
前記撮像条件変更工程において前記撮像条件が変更された状態で、前記照明装置により光が照射された前記対象物を前記撮像装置が撮像することにより第二撮像画像を取得する第二撮像工程と、
仮想撮像条件を前記撮像条件変更工程における前記撮像条件の変更に対応して変更する仮想撮像条件変更工程と、
前記仮想撮像条件変更工程において前記仮想撮像条件が変更された状態で、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成工程と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定工程における判定結果の正誤を判定する第三判定工程と、
を具備する対象物認識方法。
【請求項２】
前記撮像条件は、
前記照明装置が前記対象物に照射する光の強度、前記照明装置が前記対象物に照射する光の照射角度および前記撮像装置が前記対象物を撮像する位置のうち、少なくとも一つを含み、
前記仮想撮像条件は、
前記仮想空間における照明装置が前記仮想空間における対象物に照射する光の強度、前記仮想空間における照明装置が前記仮想空間における対象物に照射する光の照射角度および前記仮想空間における撮像装置が前記仮想空間における対象物を撮像する位置のうち、少なくとも一つを含む請求項１に記載の対象物認識方法。
【請求項３】
所定の照明位置に固定され、対象物に光を照射する照明装置と、
第一撮像位置および前記第一撮像位置とは異なる第二撮像位置との間で移動可能であり、前記第一撮像位置に配置された状態で前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二撮像位置に配置された状態で前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像位置に配置された撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記第一撮像位置と前記照明装置との相対位置、前記第二撮像位置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された前記第一撮像位置に配置された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第一撮像位置に配置された撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第二撮像位置に配置された撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備する対象物認識装置。
【請求項４】
所定の照明位置に固定され、対象物に光を照射する照明装置と、
第一撮像位置に固定され、前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得する第一撮像装置と、
前記第一撮像位置と異なる第二撮像位置に固定され、前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する第二撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記第一撮像装置と前記第二撮像装置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された前記第一撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記第一撮像装置、第二撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第一撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第二撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備する対象物認識装置。
【請求項５】
所定の照明位置に固定され、対象物に第一光強度の光および前記第一光強度と異なる第二光強度の光を選択的に照射する照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記照明装置により前記第一光強度の光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記照明装置により前記第二光強度の光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により第一光強度の光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により第二光強度の光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備する対象物認識装置。
【請求項６】
第一照明位置および前記第一照明位置とは異なる第二照明位置との間で移動可能であり、対象物に光を照射する照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記第一照明位置に配置された前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二照明位置に配置された前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記第一照明位置と前記第二照明位置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における第一照明位置に配置される照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における第二照明位置に配置された照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備する対象物認識装置。
【請求項７】
第一照明位置に固定され、対象物に光を照射する第一照明装置と、
前記第一照明位置と異なる第二照明位置に固定され、前記対象物に光を照射する第二照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記第一照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記第一照明装置と前記第二照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、第一照明装置、第二照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における第一照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における第二照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備する対象物認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置および向き（姿勢）を認識する技術に関する。
より詳細には、予め作成された対象物の三次元データを利用することにより、対象物の位置および向きを認識する精度を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動組み立てを行う場合には組み立ての対象となる部品を部品の種類毎に所定の姿勢で組み立て装置に供給する必要があり、装置が複雑化し易いこと、製品の仕様変更等の度に部品の装置のレイアウトを変更しなければならず、レイアウトの変更に伴う労力およびコストが増大すること、といった問題がある。
このような問題を解消する装置として、種々の部品を搬送可能な汎用型の搬送装置（例えば、ベルトコンベア）、当該搬送装置から搬送されてくる部品の画像を撮像する撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）、当該撮像装置により撮像された画像に所定の画像処理を施すことにより部品の種類、位置および向きを認識する対象物認識装置、および当該対象物認識装置による認識結果に基づいて部品を搬送装置から取り出すロボットを具備し、搬送装置のレイアウトや仕様を変更することなく種々の部品を取り出し可能とする自動組み立て装置が知られている。
このような自動組み立て装置に適用される対象物認識装置としては、特許文献１から特許文献３に記載の装置が知られている。
【０００３】
しかし、特許文献１から特許文献３に記載の装置は、対象物の位置および向きを精度良く認識するためには、対象物の撮像条件（照明装置の位置、照明強度（光の強度）、照射角度、撮像装置の位置、撮像方向等）を所望の条件に調整し、かつ、精度良く維持・管理する必要があり、対象物の撮像条件の調整および維持・管理に要する労力が大きいという問題を有する。
上記問題は、対象物の表面の光沢が対象物毎に微妙に異なること、外部環境からの光が実際に対象物に照射される光の強度や照射角度の外乱要素となり得ること、照明装置の光源の劣化により照明装置から照射される光の強度が経年変化し得ること、に起因する。
【特許文献１】特公平５−１０７１３号公報
【特許文献２】特開平５−１７３６４４号公報
【特許文献３】特開２０００−３０４５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、対象物の位置および向きを精度良く認識することが可能な対象物認識方法および対象物認識装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、
照明装置により光が照射された対象物を撮像装置が撮像することにより第一撮像画像を取得する第一撮像工程と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像工程における前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定工程と、
前記三次元データ、前記第一撮像工程における撮像装置と照明装置との相対位置、および前記第一判定工程において判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記第一撮像工程における撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定工程と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成工程と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定工程における判定結果の正誤を判定する第二判定工程と、
前記第二判定工程において前記第一判定工程における判定結果が正しいと判定した場合に、撮像条件を変更する撮像条件変更工程と、
前記撮像条件変更工程において前記撮像条件が変更された状態で、前記照明装置により光が照射された前記対象物を前記撮像装置が撮像することにより第二撮像画像を取得する第二撮像工程と、
仮想撮像条件を前記撮像条件変更工程における前記撮像条件の変更に対応して変更する仮想撮像条件変更工程と、
前記仮想撮像条件変更工程において前記仮想撮像条件が変更された状態で、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成工程と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定工程における判定結果の正誤を判定する第三判定工程と、
を具備するものである。
【０００７】
請求項２においては、
前記撮像条件は、
前記照明装置が前記対象物に照射する光の強度、前記照明装置が前記対象物に照射する光の照射角度および前記撮像装置が前記対象物を撮像する位置のうち、少なくとも一つを含み、
前記仮想撮像条件は、
前記仮想空間における照明装置が前記仮想空間における対象物に照射する光の強度、前記仮想空間における照明装置が前記仮想空間における対象物に照射する光の照射角度および前記仮想空間における撮像装置が前記仮想空間における対象物を撮像する位置のうち、少なくとも一つを含むものである。
【０００８】
請求項３においては、
所定の照明位置に固定され、対象物に光を照射する照明装置と、
第一撮像位置および前記第一撮像位置とは異なる第二撮像位置との間で移動可能であり、前記第一撮像位置に配置された状態で前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二撮像位置に配置された状態で前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像位置に配置された撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記第一撮像位置と前記照明装置との相対位置、前記第二撮像位置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された前記第一撮像位置に配置された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第一撮像位置に配置された撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第二撮像位置に配置された撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備するものである。
【０００９】
請求項４においては、
所定の照明位置に固定され、対象物に光を照射する照明装置と、
第一撮像位置に固定され、前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得する第一撮像装置と、
前記第一撮像位置と異なる第二撮像位置に固定され、前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する第二撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記第一撮像装置と前記第二撮像装置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された前記第一撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記第一撮像装置、第二撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第一撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における第二撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備するものである。
【００１０】
請求項５においては、
所定の照明位置に固定され、対象物に第一光強度の光および前記第一光強度と異なる第二光強度の光を選択的に照射する照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記照明装置により前記第一光強度の光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記照明装置により前記第二光強度の光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における照明装置により第一光強度の光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における照明装置により第二光強度の光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備するものである。
【００１１】
請求項６においては、
第一照明位置および前記第一照明位置とは異なる第二照明位置との間で移動可能であり、対象物に光を照射する照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記第一照明位置に配置された前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二照明位置に配置された前記照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記第一照明位置と前記第二照明位置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における第一照明位置に配置される照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における第二照明位置に配置された照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備するものである。
【００１２】
請求項７においては、
第一照明位置に固定され、対象物に光を照射する第一照明装置と、
前記第一照明位置と異なる第二照明位置に固定され、前記対象物に光を照射する第二照明装置と、
所定の撮像位置に固定され、前記第一照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、前記第二照明装置により光が照射されている前記対象物を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置と、
予め作成された前記対象物の三次元データに基づいて作成される前記対象物の二次元外形データと前記第一撮像画像とを比較することにより、前記撮像装置と前記対象物との相対位置を判定する第一判定部と、
前記三次元データ、前記撮像装置と前記第一照明装置と前記第二照明装置との相対位置、および前記第一判定部により判定された撮像装置と対象物との相対位置に基づいて、仮想空間に前記撮像装置、第一照明装置、第二照明装置および対象物の配置を設定する仮想空間設定部と、
前記仮想空間における第一照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第一仮想空間画像を生成する第一仮想空間画像生成部と、
前記第一仮想空間画像と前記第一撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第二判定部と、
前記第二判定部が前記第一判定部による判定結果が正しいと判定した場合に、前記仮想空間における第二照明装置により光が照射された前記仮想空間における対象物を前記仮想空間における撮像装置が撮像した場合に得られる画像である第二仮想空間画像を生成する第二仮想空間画像生成部と、
前記第二仮想空間画像と前記第二撮像画像とを比較することにより、前記第一判定部による判定結果の正誤を判定する第三判定部と、
を具備するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、対象物の位置および向きを精度良く認識することが可能である、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、図１を用いて本発明に係る対象物認識装置の第一実施形態である対象物認識装置１００について説明する。
【００１５】
対象物認識装置１００は対象物１を認識する装置である。
「対象物」は本発明に係る対象物認識装置により位置および向きが認識される対象となる有体物である。対象物の具体例としては、各種機械あるいは装置の組み立てに用いられる部品等が挙げられる。
「対象物を認識する」とは、対象物の位置および向き（姿勢）を特定することを指す。
対象物認識装置１００は主として照明装置１１０、撮像ユニット１２０および認識ユニット１３０を具備する。
【００１６】
照明装置１１０は本発明に係る照明装置の実施の一形態である。
照明装置１１０は対象物１に光を照射する装置であり、所定の照明位置に固定される。
【００１７】
撮像ユニット１２０は撮像装置１２１、回動アーム１２２およびモータ１２３を具備する。
【００１８】
撮像装置１２１は本発明に係る撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。撮像装置１２１は回動アーム１２２の一端部に固定される。
【００１９】
「撮像装置」の具体例としては、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、赤外線カメラ、紫外線カメラ等が挙げられる。
「照明装置」の具体例としては、スポットライト、照明器具、赤外線ランプ、紫外線ランプ等が挙げられる。
なお、「照明装置」が照射する光の波長は、「撮像装置」が検出可能な波長であることを要する。すなわち、「撮像装置」が可視光を検出するものである場合（例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等である場合）には、「照明装置」は可視光を照射するもの（例えば、スポットライト、照明器具等）であることを要する。
【００２０】
回動アーム１２２は撮像装置１２１を支持する棒状の部材である。
回動アーム１２２の一端部には撮像装置１２１が固定され、回動アーム１２２の他端部はモータ１２３の駆動軸１２３ｂに固定される。
【００２１】
モータ１２３は電気式のモータであり、本体１２３ａおよび駆動軸１２３ｂを有する。
本体１２３ａは所定の位置に固定される。駆動軸１２３ｂには、回動アーム１２２の他端部が固定される。モータ１２３に通電することにより、駆動軸１２３ｂが回転駆動される。
【００２２】
本実施形態のモータ１２３はサーボモータであり、駆動軸１２３ｂの回転角度を所望の角度に調整する（回転角度を変更し、保持する）ことが可能である。駆動軸１２３ｂの回転角度を調整することにより、回動アーム１２２の回動角度、ひいては回動アーム１２２の一端部に固定された撮像装置１２１の位置および撮像方向を変更することが可能である。
【００２３】
本実施形態では、図１に示す如く、対象物１の上方となる位置として第一撮像位置１０１が設定され、対象物１の側方かつやや上方となる位置（第一撮像位置１０１とは異なる位置）として第二撮像位置１０２が設定される。
モータ１２３に通電し、回動アーム１２２が回動することにより、撮像装置１２１は第一撮像位置１０１または第二撮像位置１０２のいずれかに移動する。
撮像装置１２１は、照明装置１１０が対象物１に光を照射しており、かつ撮像装置１２１が第一撮像位置１０１に配置された状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
撮像装置１２１は、照明装置１１０が対象物１に光を照射しており、かつ撮像装置１２１が第二撮像位置１０２に配置された状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
【００２４】
本実施形態では、回動アーム１２２およびモータ１２３の組み合わせにより撮像装置１２１が第一撮像位置１０１と第二撮像位置１０２との間で移動することを可能とするが、本発明はこれに限定されない。
例えば、直線状のレール、当該レールに摺動可能に係合するとともに撮像装置が固定されるスライドブロック、当該スライドブロックに螺合するボールネジ、および当該ボールネジを回転駆動するモータの組み合わせにより、撮像装置を第一撮像位置および第一撮像位置とは異なる第二撮像位置との間で移動可能とする構成としても良い。
【００２５】
認識ユニット１３０はユニット本体１３１、入力装置１３２および表示装置１３３を具備する。
【００２６】
ユニット本体１３１は種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができ、当該演算の結果等を外部に出力することができる。
【００２７】
ユニット本体１３１は、実体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）等からなる構成であっても良い。
本実施形態におけるユニット本体１３１は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等にプログラム等を適宜格納したもので達成することも可能である。
また、本発明に係る対象物認識装置を組み立て装置等に組み込む場合には、当該組み立て装置等の制御装置（制御基板）がユニット本体としての機能を兼ねる構成であっても良い。
【００２８】
ユニット本体１３１は照明装置１１０に接続される。ユニット本体１３１は照明装置１１０のオン・オフ、すなわち対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能である。
【００２９】
ユニット本体１３１は撮像装置１２１に接続される。ユニット本体１３１は、撮像装置１２１により撮像された「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【００３０】
ユニット本体１３１はモータ１２３に接続される。ユニット本体１３１は、モータ１２３からモータ１２３の回転角度に係る情報を取得する（受信する）ことが可能であるとともに、モータ１２３の回転角度を指令する信号を送信することが可能である。
【００３１】
入力装置１３２は対象物認識装置１００による対象物１の認識に係る種々の情報・指示等をユニット本体１３１に入力するものであり、ユニット本体１３１に接続される。
本実施形態の入力装置１３２は専用品であるが、例えば市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等で達成しても良い。
【００３２】
表示装置１３３は入力装置１３２からユニット本体１３１への入力内容、対象物認識装置１００の動作状況、対象物認識装置１００による対象物１の認識結果等を表示するものであり、ユニット本体１３１に接続される。
本実施形態の表示装置１３３は専用品であるが、例えば市販の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴディスプレイ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等を用いても良い。
【００３３】
本実施形態では、入力装置１３２と表示装置１３３とは別体であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、入力装置としての機能と表示装置としての機能を兼ねるタッチパネルを用いることにより、入力装置と表示装置とを一体としても良い。
【００３４】
以下では、ユニット本体１３１の詳細について説明する。
図１に示す如く、ユニット本体１３１は、機能的には記憶部１３１ａ、動作制御部１３１ｂ、第一判定部１３１ｃ、仮想空間設定部１３１ｄ、第一仮想空間画像生成部１３１ｅ、第二判定部１３１ｆ、第二仮想空間画像生成部１３１ｇおよび第三判定部１３１ｈを具備する。
【００３５】
記憶部１３１ａは種々のデータを記憶するとともに、記憶されたデータを適宜出力する。
記憶部１３１ａは専用品でも良く、市販されているＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いて実現しても良い。
【００３６】
第一判定部１３１ｃ、仮想空間設定部１３１ｄ、第一仮想空間画像生成部１３１ｅ、第二判定部１３１ｆ、第二仮想空間画像生成部１３１ｇおよび第三判定部１３１ｈは、それぞれ本発明に係る第一判定部、仮想空間設定部、第一仮想空間画像生成部、第二判定部、第二仮想空間画像生成部および第三判定部の実施の一形態である。
実体的には、ユニット本体１３１が、ユニット本体１３１に格納された「対象物認識プログラム」に従って所定の演算を行うことにより、動作制御部１３１ｂ、第一判定部１３１ｃ、仮想空間設定部１３１ｄ、第一仮想空間画像生成部１３１ｅ、第二判定部１３１ｆ、第二仮想空間画像生成部１３１ｇおよび第三判定部１３１ｈとしての機能を果たす。
【００３７】
以下では、図１および図２を用いて本発明に係る対象物認識方法の第一実施形態である「対象物認識装置１００による対象物１の認識方法」について説明する。
図２に示す如く、対象物認識装置１００による対象物１の認識方法は、第一撮像工程Ｓ１０１０、第一判定工程Ｓ１０２０、仮想空間設定工程Ｓ１０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０、第二判定工程Ｓ１０５０、撮像条件変更工程Ｓ１０６０、第二撮像工程Ｓ１０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０および第三判定工程Ｓ１１００を具備する。
【００３８】
「対象物認識装置１００による対象物１の認識方法」の開始時には、（１）撮像装置１２１は第一撮像位置１０１に配置され、（２）照明装置１１０は光を照射しておらず、（３）対象物１は第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１の視野内となる位置に配置される。
【００３９】
第一撮像工程Ｓ１０１０は照明装置１１０により光が照射された対象物１を第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する工程である。
【００４０】
第一撮像工程Ｓ１０１０において、動作制御部１３１ｂは照明装置１１０に照明装置１１０をオンにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した照明装置１１０は、対象物１に光を照射する。
次に、撮像装置１２１は「対象物１の第一撮像画像」を撮像し、これをユニット本体１３１に送信する。記憶部１３１ａは送信されてきた「対象物１の第一撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体１３１は「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
第一撮像工程Ｓ１０１０が終了したら、第一判定工程Ｓ１０２０に移行する。
【００４１】
第一判定工程Ｓ１０２０は予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１と対象物１との相対位置」を判定する工程である。
【００４２】
記憶部１３１ａは、予め作成された「対象物１の三次元データ」を記憶している。
「対象物１の三次元データ」は本発明に係る対象物の三次元データの実施の一形態である。
「対象物の三次元データ」は対象物の三次元形状を示すデータを指す。対象物の三次元データは、例えば三次元ＣＡＤソフト等の既知のプログラムを用いることにより作成される。
【００４３】
第一判定工程Ｓ１０２０において、第一判定部１３１ｃは記憶部１３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」に基づいて、複数の「対象物１の二次元外形データ」を作成する。
「対象物の二次元外形データ」は、対象物をある方向から見たときの外形（シルエット）を示すデータを指す。
第一判定部１３１ｃは、記憶部１３１ａにより記憶された「対象物１の第一撮像画像」に適宜既知の画像処理（例えば、二値化、エッジ検出等）を施すことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線を抽出する。
第一判定部１３１ｃは、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行うことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が最も高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が最も短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出する。
第一判定部１３１ｃは、抽出された「対象物１の二次元外形データ」に基づいて、第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１に対する対象物１の向き（姿勢）を特定する。
また、第一判定部１３１ｃは、撮像装置１２１の視野に対する「対象物１の二次元外形データ」の相対的な大きさに基づいて、第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１から対象物１までの距離を特定する。
記憶部１３１ａは、第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果および複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次行われたテンプレートマッチングの結果を記憶する。
このようにして、第一判定部１３１ｃは、第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１から対象物１までの距離、および撮像装置１２１に対する対象物１の向き（姿勢）、すなわち第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定する。
第一判定工程Ｓ１０２０が終了したら、仮想空間設定工程Ｓ１０３０に移行する。
【００４４】
本実施形態では、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行い、ユークリッド距離が最も近くなる「対象物１の二次元外形データ」を抽出することにより第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定するが、本発明はこれに限定されない。
すなわち、既知の他の画像処理方法を用いて「第一撮像位置に配置された撮像装置と対象物との相対位置を判定しても良い。
【００４５】
本実施形態では、第一判定工程Ｓ１０２０において第一判定部１３１ｃが「対象物１の二次元外形データ」を作成する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、予め複数の「対象物の二次元外形データ」を作成するとともに記憶部に記憶しておき、第一判定部が記憶部に記憶された複数の「対象物の二次元外形データ」と「第一撮像画像」とを比較する構成としても良い。
【００４６】
仮想空間設定工程Ｓ１０３０は「対象物１の三次元データ」、第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１と照明装置１１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ１０２０において判定された撮像装置１２１と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置を設定する工程である。
【００４７】
より詳細には、仮想空間設定工程Ｓ１０３０において、仮想空間設定部１３１ｄは、（α）予め記憶部１３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」、（β）予め記憶部１３１ａにより記憶された「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と照明装置１１０との相対位置（言い換えれば、第一撮像位置１０１と照明装置１１０との相対位置）」、（γ）予め記憶部１３１ａにより記憶された「第二撮像位置１０２に配置された撮像装置１２１と照明装置１１０との相対位置（言い換えれば、第二撮像位置１０２と照明装置１１０との相対位置）」、および（δ）第一判定部１３１ｃにより判定された「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」、に基づいて、仮想空間に撮像装置１２１、第一撮像位置１０１、第二撮像位置１０２、照明装置１１０および対象物１の配置を設定する。なお、この時点では、仮想空間における撮像装置１２１は仮想空間における第一撮像位置１０１に配置される。
記憶部１３１ａは、作成された仮想空間、および仮想空間設定部１３１ｄにより設定された「仮想空間における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置」を記憶する。
なお、仮想空間設定工程Ｓ１０３０において用いられる仮想空間は、既知のプログラム等により作成される。
仮想空間設定工程Ｓ１０３０が終了したら、第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０に移行する。
【００４８】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０は「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する工程である。
「対象物１の第一仮想空間画像」は、「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第一仮想空間画像の実施の一形態である。
【００４９】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０において、第一仮想空間画像生成部１３１ｅは、記憶部１３１ａにより記憶された「仮想空間における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置」に基づいて、「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する。
記憶部１３１ａは、第一仮想空間画像生成部１３１ｅにより生成された「対象物１の第一仮想空間画像」を記憶する。
第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０が終了したら、第二判定工程Ｓ１０５０に移行する。
【００５０】
第二判定工程Ｓ１０５０は「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【００５１】
第二判定工程Ｓ１０５０において、第二判定部１３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分（例えば、対象物１の表面のうち陰がかかっている部分、対象物１の外形線のうち陰により太い黒線に見える部分、対象物１の外形線のうち光が照射されることにより白い線に見える部分等）を抽出する。
同様に、第二判定部１３１ｆは「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第二判定部１３１ｆは、抽出した「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部１３１ａは第二判定部１３１ｆの判定結果（第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【００５２】
第二判定部１３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第二判定部１３１ｆが「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第二判定工程Ｓ１０５０が終了し、撮像条件変更工程Ｓ１０６０に移行する。
【００５３】
第二判定部１３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでないと判定した場合には、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第二判定部１３１ｆが「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第二判定工程Ｓ１０５０が終了し、第一判定工程Ｓ１０２０に移行する。
【００５４】
第二判定工程Ｓ１０５０から第一判定工程Ｓ１０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ１０２０において第一判定部１３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が二番目に高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が二番目に短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し（先の第一判定工程Ｓ１０２０において抽出されたものの次に一致度が高い「対象物１の二次元外形データ」を抽出し）、これに基づいて改めて「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ１０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０、第二判定工程Ｓ１０５０の各工程が行われる。
【００５５】
撮像条件変更工程Ｓ１０６０は撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置を第一撮像位置１０１から第二撮像位置１０２に変更する工程である。
撮像条件変更工程Ｓ１０６０は、第二判定工程Ｓ１０５０において「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置」は本発明に係る撮像条件の実施の一形態である。従って、「撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置を第一撮像位置１０１から第二撮像位置１０２に変更すること」は本発明に係る撮像条件を変更することに相当する。
【００５６】
撮像条件変更工程Ｓ１０６０において、動作制御部１３１ｂはモータ１２３に指令信号を送信する。動作制御部１３１ｂからの指令信号を受信したモータ１２３は、回動アーム１２２を回動させることにより第一撮像位置１０１に配置されていた撮像装置１２１を移動させ、第二撮像位置１０２に配置する。
撮像条件変更工程Ｓ１０６０が終了したら、第二撮像工程Ｓ１０７０に移行する。
【００５７】
第二撮像工程１０７０は照明装置１１０により光が照射された対象物１を第二撮像位置１０２に配置された撮像装置１２１が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する工程である。
第二撮像工程１０７０は、第二判定工程Ｓ１０５０において「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
【００５８】
第二撮像工程１０７０において、撮像装置１２１は「対象物１の第二撮像画像」を撮像し、これをユニット本体１３１に送信する。記憶部１３１ａは送信されてきた「対象物１の第二撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体１３１は「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
第二撮像工程Ｓ１０７０が終了したら、仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０に移行する。
【００５９】
仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０は、（仮想空間設定工程Ｓ１０３０において設定された）仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置を、撮像条件変更工程Ｓ１０６０における撮像条件の変更に対応して変更する工程である。
仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０は、第二判定工程Ｓ１０５０において「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置」は本発明に係る仮想撮像条件の実施の一形態である。また、「仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更すること」は、仮想撮像条件の変更内容と撮像条件の変更内容とを同様にすることを指す。
従って、「仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置を仮想空間における第一撮像位置１０１から仮想空間における第二撮像位置１０２に変更すること」は本発明に係る仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更することに相当する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０において、仮想空間設定部１３１ｄは、記憶部１３１ａにより記憶された「仮想空間における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置」を、仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における第二撮像位置１０２に配置された状態に変更する。
記憶部１３１ａは、仮想撮像条件が変更された仮想空間における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置を記憶する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０が終了したら、第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０に移行する。
【００６０】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０は「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する工程である。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０は、第二判定工程Ｓ１０５０において「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１の第二仮想空間画像」は、仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置が仮想空間における第二撮像位置１０２に変更された状態）で、「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第二仮想空間画像の実施の一形態である。
【００６１】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０において、第二仮想空間画像生成部１３１ｇは、記憶部１３１ａにより記憶された「仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０において仮想撮像条件が変更された仮想空間における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置」に基づいて、「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する。
記憶部１３１ａは、第二仮想空間画像生成部１３１ｇにより生成された「対象物１の第二仮想空間画像」を記憶する。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０が終了したら、第三判定工程Ｓ１１００に移行する。
【００６２】
第三判定工程Ｓ１１００は「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【００６３】
第三判定工程Ｓ１１００において、第三判定部１３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分（例えば、対象物１の表面のうち陰がかかっている部分、対象物１の外形線のうち陰により太い黒線に見える部分、対象物１の外形線のうち光が照射されることにより白い線に見える部分等）を抽出する。
同様に、第三判定部１３１ｈは「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第三判定部１３１ｈは、抽出した「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部１３１ａは第三判定部１３１ｈの判定結果（第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【００６４】
第三判定部１３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第三判定部１３１ｈが「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第三判定工程Ｓ１１００が終了し、対象物認識装置１００による対象物１の認識方法が終了する。
【００６５】
第三判定部１３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでない判定した場合には、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果（第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第三判定部１３１ｈが「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第三判定工程Ｓ１１００が終了し、第一判定工程Ｓ１０２０に移行する。
【００６６】
第三判定工程Ｓ１１００から第一判定工程Ｓ１０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ１０２０において第一判定部１３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、先の第一判定工程Ｓ１０２０において抽出されたものの次に一致度が高い（本実施形態の場合、先の第一判定工程Ｓ１０２０において抽出されたものの次にユークリッド距離が短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し、これに基づいて改めて「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ１０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０、第二判定工程Ｓ１０５０、撮像条件変更工程Ｓ１０６０、第二撮像工程Ｓ１０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０および第三判定工程Ｓ１１００の各工程が行われる。
【００６７】
以上の如く、対象物認識装置１００は、
所定の照明位置に固定され、対象物１に光を照射する照明装置１１０と、
第一撮像位置１０１および第一撮像位置１０１とは異なる第二撮像位置１０２との間で移動可能であり、第一撮像位置１０１に配置された状態で照明装置１１０により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得するとともに、第二撮像位置１０２に配置された状態で照明装置１１０により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する撮像装置１２１と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定する第一判定部１３１ｃと、
「対象物１の三次元データ」、「第一撮像位置１０１と照明装置１１０との相対位置」、「第二撮像位置１０２と照明装置１１０との相対位置」、および第一判定部１３１ｃにより判定された「第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置」に基づいて、仮想空間に撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定部１３１ｄと、
「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成部１３１ｅと、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第二判定部１３１ｆと、
第二判定部１３１ｆが「第一判定部１３１ｃによる判定結果が正しい」と判定した場合に、「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第二撮像位置１０２に配置された撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成部１３１ｇと、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第三判定部１３１ｈと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定部１３１ｃは「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定し、第二判定部１３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定部１３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置１００は互いに異なる三つの手法で撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置１００は互いに異なる三つの手法で撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置１１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置１１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１を異なる二つの位置から撮像した画像（「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」）に基づいて対象物１の位置および向き（姿勢）を判定するため、複数の対象物１・１・・・が重なり合っている場合でも、複数の対象物１・１・・・のそれぞれの位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能である。
【００６８】
以上の如く、対象物認識装置１００による対象物１の認識方法は、
照明装置１１０により光が照射された対象物１を第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像工程Ｓ１０１０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１と対象物１との相対位置」を判定する第一判定工程Ｓ１０２０と、
「対象物１の三次元データ」、第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１と照明装置１１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ１０２０において判定された撮像装置１２１と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に第一撮像工程Ｓ１０１０における撮像装置１２１、照明装置１１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定工程Ｓ１０３０と、
「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成工程Ｓ１０４０と、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正誤を判定する第二判定工程Ｓ１０５０と、
第二判定工程Ｓ１０５０において「第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に、撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置を第一撮像位置１０１から第二撮像位置１０２に変更する撮像条件変更工程Ｓ１０６０と、
撮像条件変更工程Ｓ１０６０において撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、撮像装置１２１が対象物１を撮像する位置が第一撮像位置１０１から第二撮像位置１０２に変更された状態）で、照明装置１１０により光が照射された対象物１を第二撮像位置１０２に配置された撮像装置１２１が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像工程１０７０と、
仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置を、撮像条件変更工程Ｓ１０６０における撮像条件の変更に対応して変更する（本実施形態の場合、仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置を仮想空間における第一撮像位置１０１から仮想空間における第二撮像位置１０２に変更する）仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０と、
仮想撮像条件変更工程Ｓ１０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、仮想空間における撮像装置１２１が仮想空間における対象物１を撮像する位置が仮想空間における第二撮像位置１０２に変更された状態）で、「仮想空間における照明装置１１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置１２１」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成工程Ｓ１０９０と、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ１０２０における判定結果の正誤を判定する第三判定工程Ｓ１１００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定工程Ｓ１０２０においては「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一撮像位置１０１に配置された撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定し、第二判定工程Ｓ１０５０においては「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定工程Ｓ１１００においては「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部１３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置１００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置１００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置１２１と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置１１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置１１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１を異なる二つの位置から撮像した画像（「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」）に基づいて対象物１の位置および向き（姿勢）を判定するため、複数の対象物１・１・・・が重なり合っている場合でも、複数の対象物１・１・・・のそれぞれの位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能である。
【００６９】
以下では、図３を用いて本発明に係る対象物認識装置の第二実施形態である対象物認識装置２００について説明する。
【００７０】
対象物認識装置２００は対象物１を認識する装置である。
対象物認識装置２００は主として照明装置２１０、第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、および認識ユニット２３０を具備する。
【００７１】
照明装置２１０は本発明に係る照明装置の実施の一形態である。
照明装置２１０は対象物１に光を照射する装置であり、所定の照明位置に固定される。
【００７２】
第一撮像装置２２１は本発明に係る第一撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。第一撮像装置２２１は第一撮像位置２０１に固定される。
本実施形態では、対象物１の上方となる位置として第一撮像位置２０１が設定される。
第一撮像装置２２１は、照明装置２１０が対象物１に光を照射している状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
【００７３】
第二撮像装置２２２は本発明に係る第二撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。第二撮像装置２２２は第一撮像位置２０１とは異なる位置である第二撮像位置２０２に固定される。
本実施形態では、対象物１の側方かつやや上方となる位置として第二撮像位置２０２が設定される。
第二撮像装置２２２は、照明装置２１０が対象物１に光を照射している状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
【００７４】
認識ユニット２３０はユニット本体２３１、入力装置２３２および表示装置２３３を具備する。認識ユニット２３０のハードウェアとしての構成は図１に示す認識ユニット１３０と略同じであることから、これについての説明を省略する。
【００７５】
ユニット本体２３１は照明装置２１０に接続される。ユニット本体２３１は照明装置２１０のオン・オフ、すなわち対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能である。
【００７６】
ユニット本体２３１は第一撮像装置２２１に接続される。ユニット本体２３１は、第一撮像装置２２１により撮像された「対象物１の第一撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【００７７】
ユニット本体２３１は第二撮像装置２２２に接続される。ユニット本体２３１は、第二撮像装置２２２により撮像された「対象物１の第二撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【００７８】
以下では、ユニット本体２３１の詳細について説明する。
図３に示す如く、ユニット本体２３１は、機能的には記憶部２３１ａ、動作制御部２３１ｂ、第一判定部２３１ｃ、仮想空間設定部２３１ｄ、第一仮想空間画像生成部２３１ｅ、第二判定部２３１ｆ、第二仮想空間画像生成部２３１ｇおよび第三判定部２３１ｈを具備する。
【００７９】
記憶部２３１ａは種々のデータを記憶するとともに、記憶されたデータを適宜出力する。
記憶部２３１ａは専用品でも良く、市販されているＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いて実現しても良い。
【００８０】
第二判定部２３１ｃ、仮想空間設定部２３１ｄ、第一仮想空間画像生成部２３１ｅ、第二判定部２３１ｆ、第二仮想空間画像生成部２３１ｇおよび第三判定部２３１ｈは、それぞれ本発明に係る第一判定部、仮想空間設定部、第一仮想空間画像生成部、第二判定部、第二仮想空間画像生成部および第三判定部の実施の一形態である。
実体的には、ユニット本体２３１が、ユニット本体２３１に格納された「対象物認識プログラム」に従って所定の演算を行うことにより、動作制御部２３１ｂ、第一判定部２３１ｃ、仮想空間設定部２３１ｄ、第一仮想空間画像生成部２３１ｅ、第二判定部２３１ｆ、第二仮想空間画像生成部２３１ｇおよび第三判定部２３１ｈとしての機能を果たす。
【００８１】
以下では、図３および図４を用いて本発明に係る対象物認識方法の第二実施形態である「対象物認識装置２００による対象物１の認識方法」について説明する。
図４に示す如く、対象物認識装置２００による対象物１の認識方法は、第一撮像工程Ｓ２０１０、第一判定工程Ｓ２０２０、仮想空間設定工程Ｓ２０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０、第二判定工程Ｓ２０５０、撮像条件変更工程Ｓ２０６０、第二撮像工程Ｓ２０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０および第三判定工程Ｓ２１００を具備する。
【００８２】
「対象物認識装置２００による対象物１の認識方法」の開始時には、（１）照明装置２１０は光を照射しておらず、（２）対象物１は第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１の視野内かつ第二撮像位置２０２に配置された第二撮像装置２２２の視野内となる位置に配置され、（３）第一撮像装置２２１が「対象物１を撮像する主たる撮像装置」として設定される（記憶部２３１ａにより記憶されている）。
【００８３】
第一撮像工程Ｓ２０１０は照明装置２１０により光が照射された対象物１を第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する工程である。
【００８４】
第一撮像工程Ｓ２０１０において、動作制御部２３１ｂは照明装置２１０に照明装置２１０をオンにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した照明装置２１０は、対象物１に光を照射する。
次に、対象物１を撮像する主たる撮像装置に設定されている第一撮像装置２２１は「対象物１の第一撮像画像」を撮像し、これをユニット本体２３１に送信する。記憶部２３１ａは、送信されてきた「対象物１の第一撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体２３１は「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
第一撮像工程Ｓ２０１０が終了したら、第一判定工程Ｓ２０２０に移行する。
【００８５】
第一判定工程Ｓ２０２０は予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「第一撮像工程Ｓ２０１０における第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」を判定する工程である。
【００８６】
記憶部２３１ａは、予め作成された「対象物１の三次元データ」を記憶している。
【００８７】
第一判定工程Ｓ２０２０において、第一判定部２３１ｃは記憶部２３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」に基づいて、複数の「対象物１の二次元外形データ」を作成する。
第一判定部２３１ｃは、記憶部２３１ａにより記憶された「対象物１の第一撮像画像」に適宜既知の画像処理（例えば、二値化、エッジ検出等）を施すことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線を抽出する。
第一判定部２３１ｃは、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行うことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が最も高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が最も短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出する。
第一判定部２３１ｃは、抽出された「対象物１の二次元外形データ」に基づいて、第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１に対する対象物１の向き（姿勢）を特定する。
また、第一判定部２３１ｃは、第一撮像装置２２１の視野に対する「対象物１の二次元外形データ」の相対的な大きさに基づいて、第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１から対象物１までの距離を特定する。
記憶部２３１ａは、第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果および複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次行われたテンプレートマッチングの結果を記憶する。
このようにして、第一判定部２３１ｃは、第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１から対象物１までの距離、および第一撮像装置２２１に対する対象物１の向き（姿勢）、すなわち第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定する。
第一判定工程Ｓ２０２０が終了したら、仮想空間設定工程Ｓ２０３０に移行する。
【００８８】
仮想空間設定工程Ｓ２０３０は「対象物１の三次元データ」、第一撮像装置２２１と第二撮像装置２２２と照明装置２１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ２０２０において判定された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置を設定する工程である。
【００８９】
より詳細には、仮想空間設定工程Ｓ２０３０において、仮想空間設定部２３１ｄは、（α）予め記憶部２３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」、（β）予め記憶部２３１ａにより記憶された「第一撮像装置２２１と第二撮像装置２２２と照明装置２１０との相対位置（言い換えれば、第一撮像位置２０１と第二撮像位置２０２と照明装置２１０との相対位置）」、および（γ）第一判定部２３１ｃにより判定された「第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」、に基づいて、仮想空間に第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置を設定する。
記憶部２３１ａは、作成された仮想空間、および仮想空間設定部２３１ｄにより設定された「仮想空間における第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置」を記憶する。また、記憶部２３１ａは、仮想空間における主たる撮像装置として「仮想空間における第一撮像装置２２１」が設定されたことを記憶する。
仮想空間設定工程Ｓ２０３０が終了したら、第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０に移行する。
【００９０】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０は「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する工程である。
【００９１】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０において、第一仮想空間画像生成部２３１ｅは、記憶部２３１ａにより記憶された「仮想空間における第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置」に基づいて、「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する。
記憶部２３１ａは、第一仮想空間画像生成部２３１ｅにより生成された「対象物１の第一仮想空間画像」を記憶する。
第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０が終了したら、第二判定工程Ｓ２０５０に移行する。
【００９２】
第二判定工程Ｓ２０５０は「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【００９３】
第二判定工程Ｓ２０５０において、第二判定部２３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第二判定部２３１ｆは「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第二判定部２３１ｆは、抽出した「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部２３１ａは第二判定部２３１ｆの判定結果（第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【００９４】
第二判定部２３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第二判定部２３１ｆが「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第二判定工程Ｓ２０５０が終了し、撮像条件変更工程Ｓ２０６０に移行する。
【００９５】
第二判定部２３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでないと判定した場合には、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第二判定部２３１ｆが「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第二判定工程Ｓ２０５０が終了し、第一判定工程Ｓ２０２０に移行する。
【００９６】
第二判定工程Ｓ２０５０から第一判定工程Ｓ２０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ２０２０において第一判定部２３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が二番目に高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が二番目に短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し（先の第一判定工程Ｓ２０２０において抽出されたものの次に一致度が高い「対象物１の二次元外形データ」を抽出し）、これに基づいて改めて「第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ２０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０、第二判定工程Ｓ２０５０の各工程が行われる。
【００９７】
撮像条件変更工程Ｓ２０６０は対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更する工程である。
撮像条件変更工程Ｓ２０６０は、第二判定工程Ｓ２０５０において「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更すること」は実質的には「対象物１を撮像する位置を第一撮像位置２０１から第二撮像位置２０２に変更すること」に相当し、ひいては本発明に係る撮像条件を変更することに相当する。
【００９８】
撮像条件変更工程Ｓ２０６０において、動作制御部２３１ｂは「対象物１を撮像する主たる撮像装置」の設定を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更する。
撮像条件変更工程Ｓ２０６０が終了したら、第二撮像工程Ｓ２０７０に移行する。
【００９９】
第二撮像工程２０７０は照明装置２１０により光が照射された対象物１を第二撮像位置２０２に配置された第二撮像装置２２２が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する工程である。
第二撮像工程２０７０は、第二判定工程Ｓ２０５０において「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
【０１００】
第二撮像工程２０７０において、対象物１を撮像する主たる撮像装置に設定されている第二撮像装置２２２は「対象物１の第二撮像画像」を撮像し、これをユニット本体２３１に送信する。記憶部２３１ａは送信されてきた「対象物１の第二撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体２３１は「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
第二撮像工程Ｓ２０７０が終了したら、仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０に移行する。
【０１０１】
仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０は、（仮想空間設定工程Ｓ２０３０において設定された）仮想空間における対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更する工程である。
仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０は、第二判定工程Ｓ２０５０において「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「仮想空間における対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更すること」は、実質的には、「仮想空間における対象物１を撮像する位置を仮想空間における第一撮像位置２０１から仮想空間における第二撮像位置２０２に変更すること」に相当し、ひいては本発明に係る仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更することに相当する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０において、仮想空間設定部２３１ｄは、記憶部２３１ａにより記憶された「仮想空間における主たる撮像装置の設定」を、仮想空間における第一撮像装置２２１から仮想空間における第二撮像装置２２２に変更する。
記憶部２３１ａは、変更された「仮想空間における主たる撮像装置の設定」を記憶する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０が終了したら、第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０に移行する。
【０１０２】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０は「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する工程である。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０は、第二判定工程Ｓ２０５０において「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１の第二仮想空間画像」は、仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、仮想空間における第二撮像装置２２２が仮想空間における対象物１を撮像する主たる撮像装置に設定された状態）で撮像された画像、すなわち「仮想空間における照明装置２１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第二撮像装置２２２」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第二仮想空間画像の実施の一形態である。
【０１０３】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０において、第二仮想空間画像生成部２３１ｇは、記憶部２３１ａにより記憶された「仮想空間における主たる撮像装置の設定（変更後）」に基づいて、「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する。
記憶部２３１ａは、第二仮想空間画像生成部２３１ｇにより生成された「対象物１の第二仮想空間画像」を記憶する。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０が終了したら、第三判定工程Ｓ２１００に移行する。
【０１０４】
第三判定工程Ｓ２１００は「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０１０５】
第三判定工程Ｓ２１００において、第三判定部２３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第三判定部２３１ｈは「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第三判定部２３１ｈは、抽出した「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部２３１ａは第三判定部２３１ｈの判定結果（第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０１０６】
第三判定部２３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第三判定部２３１ｈが「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第三判定工程Ｓ２１００が終了し、対象物認識装置２００による対象物１の認識方法が終了する。
【０１０７】
第三判定部２３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでない判定した場合には、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果（第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第三判定部２３１ｈが「第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第三判定工程Ｓ２１００が終了し、第一判定工程Ｓ２０２０に移行する。
【０１０８】
第三判定工程Ｓ２１００から第一判定工程Ｓ２０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ２０２０において第一判定部２３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、先の第一判定工程Ｓ２０２０において抽出されたものの次に一致度が高い（本実施形態の場合、先の第一判定工程Ｓ２０２０において抽出されたものの次にユークリッド距離が短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し、これに基づいて改めて「第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ２０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０、第二判定工程Ｓ２０５０、撮像条件変更工程Ｓ２０６０、第二撮像工程Ｓ２０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０および第三判定工程Ｓ２１００の各工程が行われる。
【０１０９】
以上の如く、対象物認識装置２００は、
所定の照明位置に固定され、対象物１に光を照射する照明装置２１０と、
第一撮像位置２０１に固定され、照明装置２１０により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像装置２２１と、
第一撮像位置２０１と異なる第二撮像位置２０２に固定され、照明装置２１０により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像装置２２２と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定する第一判定部２３１ｃと、
「対象物１の三次元データ」、「第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」、および第一判定部２３１ｃにより判定された「第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」に基づいて、仮想空間に第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定部２３１ｄと、
仮想空間における照明装置２１０により光が照射された仮想空間における対象物１を仮想空間における第一撮像装置２２１が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成部２３１ｅと、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第二判定部２３１ｆと、
第二判定部２３１ｆが「第一判定部２３１ｃによる判定結果が正しい」と判定した場合に、「仮想空間における照明装置２１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第二撮像装置２２２」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成部２３１ｇと、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第三判定部２３１ｈと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定部２３１ｃは「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定し、第二判定部２３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定部２３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置２００は互いに異なる三つの手法で第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置２００は互いに異なる三つの手法で第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置２１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置２１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１を異なる二つの位置から撮像した画像（「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」）に基づいて対象物１の位置および向き（姿勢）を判定するため、複数の対象物１・１・・・が重なり合っている場合でも、複数の対象物１・１・・・のそれぞれの位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能である。
【０１１０】
以上の如く、対象物認識装置２００による対象物１の認識方法は、
照明装置２１０により光が照射された対象物１を第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像工程Ｓ２０１０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「第一撮像工程Ｓ２０１０における第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置」を判定する第一判定工程Ｓ２０２０と、
「対象物１の三次元データ」、第一撮像装置２２１と第二撮像装置２２２と照明装置２１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ２０２０において判定された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に第一撮像装置２２１、第二撮像装置２２２、照明装置２１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定工程Ｓ２０３０と、
「仮想空間における照明装置２１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成工程Ｓ２０４０と、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正誤を判定する第二判定工程Ｓ２０５０と、
対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更する撮像条件変更工程Ｓ２０６０と、
照明装置２１０により光が照射された対象物１を第二撮像位置２０２に配置された第二撮像装置２２２が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像工程２０７０と、
仮想空間における対象物１を撮像する主たる撮像装置を第一撮像装置２２１から第二撮像装置２２２に変更する仮想撮像条件変更工程Ｓ２０８０と、
「仮想空間における照明装置２１０」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における第二撮像位置２０２に配置された第二撮像装置２２２」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成工程Ｓ２０９０と、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ２０２０における判定結果の正誤を判定する第三判定工程Ｓ２１００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定工程Ｓ２０２０においては「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一撮像位置２０１に配置された第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定し、第二判定工程Ｓ２０５０においては「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定工程Ｓ２１００においては「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部２３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置２００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置２００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で第一撮像装置２２１と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置２１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置２１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１を異なる二つの位置から撮像した画像（「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」）に基づいて対象物１の位置および向き（姿勢）を判定するため、複数の対象物１・１・・・が重なり合っている場合でも、複数の対象物１・１・・・のそれぞれの位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能である。
【０１１１】
以下では、図５を用いて本発明に係る対象物認識装置の第三実施形態である対象物認識装置３００について説明する。
【０１１２】
対象物認識装置３００は対象物１を認識する装置である。
対象物認識装置３００は主として照明装置３１０、撮像装置３２０および認識ユニット３３０を具備する。
【０１１３】
照明装置３１０は本発明に係る照明装置の実施の一形態である。
照明装置３１０は対象物１に光を照射する装置であり、所定の照明位置に固定される。
照明装置３１０は対象物１に照射する光の強度を変更することが可能である。より詳細には、照明装置３１０は「第一光強度」および第一光強度と異なる強度である「第二光強度」の光を選択的に対象物１に照射する（第一光強度の光を照射しているときは第二光強度の光を照射せず、第二光強度の光を照射しているときは第一光強度の光を照射しない）ことが可能である。
【０１１４】
撮像装置３２０は本発明に係る撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。撮像装置３２０は所定の撮像位置に固定される。
撮像装置３２０は、照明装置３１０が対象物１に第一光強度の光を照射している状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
撮像装置３２０は、照明装置３１０が対象物１に第二光強度の光を照射している状態で対象物１を撮像することにより、「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
【０１１５】
認識ユニット３３０はユニット本体３３１、入力装置３３２および表示装置３３３を具備する。認識ユニット３３０のハードウェアとしての構成は図１に示す認識ユニット１３０と略同じであることから、これについての説明を省略する。
【０１１６】
ユニット本体３３１は照明装置３１０に接続される。ユニット本体３３１は照明装置３１０のオン・オフ、すなわち対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能であるとともに、照明装置３１０が照射する光の強度の変更を指令する信号を送信することが可能である。
【０１１７】
ユニット本体３３１は撮像装置３２０に接続される。ユニット本体３３１は、撮像装置３２０により撮像された「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【０１１８】
以下では、ユニット本体３３１の詳細について説明する。
図５に示す如く、ユニット本体３３１は、機能的には記憶部３３１ａ、動作制御部３３１ｂ、第一判定部３３１ｃ、仮想空間設定部３３１ｄ、第一仮想空間画像生成部３３１ｅ、第二判定部３３１ｆ、第二仮想空間画像生成部３３１ｇおよび第三判定部３３１ｈを具備する。
【０１１９】
記憶部３３１ａは種々のデータを記憶するとともに、記憶されたデータを適宜出力する。
記憶部３３１ａは専用品でも良く、市販されているＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いて実現しても良い。
【０１２０】
第二判定部３３１ｃ、仮想空間設定部３３１ｄ、第一仮想空間画像生成部３３１ｅ、第二判定部３３１ｆ、第二仮想空間画像生成部３３１ｇおよび第三判定部３３１ｈは、それぞれ本発明に係る第一判定部、仮想空間設定部、第一仮想空間画像生成部、第二判定部、第二仮想空間画像生成部および第三判定部の実施の一形態である。
実体的には、ユニット本体３３１が、ユニット本体３３１に格納された「対象物認識プログラム」に従って所定の演算を行うことにより、動作制御部３３１ｂ、第一判定部３３１ｃ、仮想空間設定部３３１ｄ、第一仮想空間画像生成部３３１ｅ、第二判定部３３１ｆ、第二仮想空間画像生成部３３１ｇおよび第三判定部３３１ｈとしての機能を果たす。
【０１２１】
以下では、図５および図６を用いて本発明に係る対象物認識方法の第三実施形態である「対象物認識装置３００による対象物１の認識方法」について説明する。
図６に示す如く、対象物認識装置３００による対象物１の認識方法は、第一撮像工程Ｓ３０１０、第一判定工程Ｓ３０２０、仮想空間設定工程Ｓ３０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０、第二判定工程Ｓ３０５０、撮像条件変更工程Ｓ３０６０、第二撮像工程Ｓ３０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０および第三判定工程Ｓ３１００を具備する。
【０１２２】
「対象物認識装置３００による対象物１の認識方法」の開始時には、（１）照明装置３１０は光を照射しておらず、（２）対象物１は撮像装置３２０の視野内となる位置に配置される。
【０１２３】
第一撮像工程Ｓ３０１０は照明装置３１０により第一光強度の光が照射された対象物１を撮像装置３２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する工程である。
【０１２４】
第一撮像工程Ｓ３０１０において、動作制御部３３１ｂは照明装置３１０に照明装置３１０をオンにする旨の指令信号を送信するとともに第一光強度の光を照射する旨の指令信号を送信する。これらの指令信号を受信した照明装置３１０は、対象物１に第一光強度の光を照射する。
次に、撮像装置３２０は「対象物１の第一撮像画像」を撮像し、これをユニット本体３３１に送信する。記憶部３３１ａは、送信されてきた「対象物１の第一撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体３３１は「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
第一撮像工程Ｓ３０１０が終了したら、第一判定工程Ｓ３０２０に移行する。
【０１２５】
第一判定工程Ｓ３０２０は予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」を判定する工程である。
【０１２６】
記憶部３３１ａは、予め作成された「対象物１の三次元データ」を記憶している。
【０１２７】
第一判定工程Ｓ３０２０において、第一判定部３３１ｃは記憶部３３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」に基づいて、複数の「対象物１の二次元外形データ」を作成する。
第一判定部３３１ｃは、記憶部３３１ａにより記憶された「対象物１の第一撮像画像」に適宜既知の画像処理（例えば、二値化、エッジ検出等）を施すことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線を抽出する。
第一判定部３３１ｃは、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行うことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が最も高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が最も短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出する。
第一判定部３３１ｃは、抽出された「対象物１の二次元外形データ」に基づいて、撮像装置３２０に対する対象物１の向き（姿勢）を特定する。
また、第一判定部３３１ｃは、撮像装置３２０の視野に対する「対象物１の二次元外形データ」の相対的な大きさに基づいて、撮像装置３２０から対象物１までの距離を特定する。
記憶部３３１ａは、撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果および複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次行われたテンプレートマッチングの結果を記憶する。
このようにして、第一判定部３３１ｃは、撮像装置３２０から対象物１までの距離、および撮像装置３２０に対する対象物１の向き（姿勢）、すなわち撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定する。
第一判定工程Ｓ３０２０が終了したら、仮想空間設定工程Ｓ３０３０に移行する。
【０１２８】
仮想空間設定工程Ｓ３０３０は「対象物１の三次元データ」、撮像装置３２０と照明装置３１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ３０２０において判定された撮像装置３２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置を設定する工程である。
【０１２９】
より詳細には、仮想空間設定工程Ｓ３０３０において、仮想空間設定部３３１ｄは、（α）予め記憶部３３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」、（β）予め記憶部３３１ａにより記憶された「撮像装置３２０と照明装置３１０との相対位置」、および（γ）第一判定部３３１ｃにより判定された「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」、に基づいて、仮想空間に撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置を設定する。
記憶部３３１ａは、作成された仮想空間、および仮想空間設定部３３１ｄにより設定された「仮想空間における撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置」を記憶する。また、記憶部３３１ａは、仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度の設定（この時点では、仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度が第一光強度であること）を記憶する。
仮想空間設定工程Ｓ３０３０が終了したら、第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０に移行する。
【０１３０】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０は「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する工程である。
【０１３１】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０において、第一仮想空間画像生成部３３１ｅは、記憶部３３１ａにより記憶された「仮想空間における撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置」に基づいて、「仮想空間における照明装置３１０」により第一光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する。
記憶部３３１ａは、第一仮想空間画像生成部３３１ｅにより生成された「対象物１の第一仮想空間画像」を記憶する。
第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０が終了したら、第二判定工程Ｓ３０５０に移行する。
【０１３２】
第二判定工程Ｓ３０５０は「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０１３３】
第二判定工程Ｓ３０５０において、第二判定部３３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第二判定部３３１ｆは「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第二判定部３３１ｆは、抽出した「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部３３１ａは第二判定部３３１ｆの判定結果（第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０１３４】
第二判定部３３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第二判定部３３１ｆが「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第二判定工程Ｓ３０５０が終了し、撮像条件変更工程Ｓ３０６０に移行する。
【０１３５】
第二判定部３３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでないと判定した場合には、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第二判定部３３１ｆが「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第二判定工程Ｓ３０５０が終了し、第一判定工程Ｓ３０２０に移行する。
【０１３６】
第二判定工程Ｓ３０５０から第一判定工程Ｓ３０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ３０２０において第一判定部３３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が二番目に高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が二番目に短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し（先の第一判定工程Ｓ３０２０において抽出されたものの次に一致度が高い「対象物１の二次元外形データ」を抽出し）、これに基づいて改めて「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ３０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０、第二判定工程Ｓ３０５０の各工程が行われる。
【０１３７】
撮像条件変更工程Ｓ３０６０は照明装置３１０が対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更する工程である。
撮像条件変更工程Ｓ３０６０は、第二判定工程Ｓ３０５０において「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「照明装置３１０が対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更すること」は、本発明に係る撮像条件を変更することに相当する。
【０１３８】
撮像条件変更工程Ｓ３０６０において、動作制御部３３１ｂは対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更する旨の指令信号を照明装置３１０に送信する。
当該指令信号を受信した照明装置３１０は対象物１に照射する光の強度を第二光強度に変更する。
また、記憶部３３１ａは、照明装置３１０が対象物１に照射する光の強度が第二光強度に変更されたことを記憶する。
撮像条件変更工程Ｓ３０６０が終了したら、第二撮像工程Ｓ３０７０に移行する。
【０１３９】
第二撮像工程３０７０は照明装置３１０により第二光強度の光が照射された対象物１を撮像装置３２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する工程である。
第二撮像工程３０７０は、第二判定工程Ｓ３０５０において「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
【０１４０】
第二撮像工程３０７０において、撮像装置３２０は「対象物１の第二撮像画像」を撮像し、これをユニット本体３３１に送信する。記憶部３３１ａは送信されてきた「対象物１の第二撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体３３１は「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
第二撮像工程Ｓ３０７０が終了したら、仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０に移行する。
【０１４１】
仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０は、仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更する工程である。
仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０は、第二判定工程Ｓ３０５０において「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度」は本発明に係る仮想撮像条件の実施の一形態である。また、「仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更すること」は、本発明に係る仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更することに相当する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０において、仮想空間設定部３３１ｄは、記憶部３３１ａにより記憶された「仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度の設定」を、第一光強度から第二光強度に変更する。
記憶部３３１ａは、変更された「仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度の設定」を記憶する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０が終了したら、第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０に移行する。
【０１４２】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０は「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する工程である。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０は、第二判定工程Ｓ３０５０において「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１の第二仮想空間画像」は、仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度が第二光強度に設定された状態）で撮像された画像、すなわち「仮想空間における照明装置３１０」により第二光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第二仮想空間画像の実施の一形態である。
【０１４３】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０において、第二仮想空間画像生成部３３１ｇは、記憶部３３１ａにより記憶された「仮想空間における照明装置３１０により仮想空間における対象物１に照射される光の強度の設定（変更後）」に基づいて、「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する。
記憶部３３１ａは、第二仮想空間画像生成部３３１ｇにより生成された「対象物１の第二仮想空間画像」を記憶する。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０が終了したら、第三判定工程Ｓ３１００に移行する。
【０１４４】
第三判定工程Ｓ３１００は「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０１４５】
第三判定工程Ｓ３１００において、第三判定部３３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第三判定部３３１ｈは「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第三判定部３３１ｈは、抽出した「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部３３１ａは第三判定部３３１ｈの判定結果（第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０１４６】
第三判定部３３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第三判定部３３１ｈが「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第三判定工程Ｓ３１００が終了し、対象物認識装置３００による対象物１の認識方法が終了する。
【０１４７】
第三判定部３３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでない判定した場合には、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果（撮像装置３２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第三判定部３３１ｈが「第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第三判定工程Ｓ３１００が終了し、第一判定工程Ｓ３０２０に移行する。
【０１４８】
第三判定工程Ｓ３１００から第一判定工程Ｓ３０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ３０２０において第一判定部３３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、先の第一判定工程Ｓ３０２０において抽出されたものの次に一致度が高い（本実施形態の場合、先の第一判定工程Ｓ３０２０において抽出されたものの次にユークリッド距離が短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し、これに基づいて改めて「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ３０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０、第二判定工程Ｓ３０５０、撮像条件変更工程Ｓ３０６０、第二撮像工程Ｓ３０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０および第三判定工程Ｓ３１００の各工程が行われる。
【０１４９】
以上の如く、対象物認識装置３００は、
所定の照明位置に固定され、対象物１に第一光強度の光および第一光強度と異なる第二光強度の光を選択的に照射する照明装置３１０と、
所定の撮像位置に固定され、照明装置３１０により第一光強度の光が照射されている対象物１を撮像することにより第一撮像画像を取得するとともに、照明装置３１０により第二光強度の光が照射されている対象物１を撮像することにより第二撮像画像を取得する撮像装置３２０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定する第一判定部３３１ｃと、
「対象物１の三次元データ」、「撮像装置３２０と照明装置３１０との相対位置」、および第一判定部３３１ｃにより判定された「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」に基づいて、仮想空間に撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定部３３１ｄと、
「仮想空間における照明装置３１０」により第一光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成部３３１ｅと、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第二判定部３３１ｆと、
第二判定部３３１ｆが「第一判定部３３１ｃによる判定結果が正しい」と判定した場合に、「仮想空間における照明装置３１０」により第二光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成部３３１ｇと、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第三判定部３３１ｈと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定部３３１ｃは「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定部３３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定部３３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置３００は互いに異なる三つの手法で撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置３００は互いに異なる三つの手法で撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置３１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置３１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、撮像装置３２０および照明装置３１０をそれぞれ一つずつ具備するのみであり、かつこれらの位置を変更する装置等を必要としないので、対象物認識装置３００をコンパクトにすることが可能であり、省スペース化に寄与するとともに設置時の自由度が高い。
【０１５０】
以上の如く、対象物認識装置３００による対象物１の認識方法は、
照明装置３１０により第一光強度の光が照射された対象物１を撮像装置３２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像工程Ｓ３０１０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置３２０と対象物１との相対位置」を判定する第一判定工程Ｓ３０２０と、
「対象物１の三次元データ」、撮像装置３２０と照明装置３１０との相対位置、および第一判定工程Ｓ３０２０において判定された撮像装置３２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置３２０、照明装置３１０および対象物１の配置を設定する仮想空間設定工程Ｓ３０３０と、
「仮想空間における照明装置３１０」により第一光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成工程Ｓ３０４０と、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正誤を判定する第二判定工程Ｓ３０５０と、
照明装置３１０が対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更する撮像条件変更工程Ｓ３０６０と、
照明装置３１０により第二光強度の光が照射された対象物１を撮像装置３２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像工程３０７０と、
仮想空間における照明装置３１０が仮想空間における対象物１に照射する光の強度を第一光強度から第二光強度に変更する仮想撮像条件変更工程Ｓ３０８０と、
「仮想空間における照明装置３１０」により第二光強度の光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置３２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成工程Ｓ３０９０と、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ３０２０における判定結果の正誤を判定する第三判定工程Ｓ３１００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定工程Ｓ３０２０においては「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定工程Ｓ３０５０においては「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定工程Ｓ３１００においては「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部３３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置３００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置３００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置３２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置３１０に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置３１０の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、撮像装置３２０および照明装置３１０をそれぞれ一つずつ具備するのみであり、かつこれらの位置を変更する装置等を必要としないので、対象物認識装置３００をコンパクトにすることが可能であり、省スペース化に寄与するとともに設置時の自由度が高い。
【０１５１】
以下では、図７を用いて本発明に係る対象物認識装置の第四実施形態である対象物認識装置４００について説明する。
【０１５２】
対象物認識装置４００は対象物１を認識する装置である。
対象物認識装置４００は主として照明ユニット４１０、撮像装置４２０および認識ユニット４３０を具備する。
【０１５３】
照明ユニット４１０は照明装置４１１、回動アーム４１２およびモータ４１３を備える。
【０１５４】
照明装置４１１は本発明に係る照明装置の実施の一形態である。
照明装置４１１は対象物１に光を照射する装置であり、回動アーム４１２の一端部に固定される。
【０１５５】
回動アーム４１２は照明装置４１１を支持する棒状の部材である。
回動アーム４１２の一端部には照明装置４１１が固定され、回動アーム４１２の他端部はモータ４１３の駆動軸４１３ｂに固定される。
【０１５６】
モータ４１３は電気式のモータであり、本体４１３ａおよび駆動軸４１３ｂを有する。
本体４１３ａは所定の位置に固定される。駆動軸４１３ｂには、回動アーム４１２の他端部が固定される。モータ４１３に通電することにより、駆動軸４１３ｂが回転駆動される。
【０１５７】
本実施形態のモータ４１３はサーボモータであり、駆動軸４１３ｂの回転角度を所望の角度に調整する（回転角度を変更し、保持する）ことが可能である。駆動軸４１３ｂの回転角度を調整することにより、回動アーム４１２の回動角度、ひいては回動アーム４１２の一端部に固定された照明装置４１１の位置（対象物１に照射する光の照射角度）を変更することが可能である。
【０１５８】
本実施形態では、図７に示す如く、対象物１の上方かつやや側方となる位置として第一照明位置４０６が設定され、対象物１の側方かつやや上方となる位置（第一照明位置４０６とは異なる位置）として第二照明位置４０７が設定される。
モータ４１３に通電し、回動アーム４１２が回動することにより、照明装置４１１は第一照明位置４０６または第二照明位置４０７のいずれかに移動する。
【０１５９】
本実施形態では、回動アーム４１２およびモータ４１３の組み合わせにより照明装置４１１が第一照明位置４０６と第二照明位置４０７との間で移動することを可能とするが、本発明はこれに限定されない。
例えば、直線状のレール、当該レールに摺動可能に係合するとともに照明装置が固定されるスライドブロック、当該スライドブロックに螺合するボールネジ、および当該ボールネジを回転駆動するモータの組み合わせにより、照明装置を第一照明位置および第一照明位置とは異なる第二照明位置との間で移動可能とする構成としても良い。
【０１６０】
撮像装置４２０は本発明に係る撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。撮像装置４２０は所定の撮像位置（本実施形態では、対象物１の上方となる位置）に固定される。
撮像装置４２０は第一照明位置４０６に配置された照明装置４１１により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
撮像装置４２０は第二照明位置４０７に配置された照明装置４１１により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
【０１６１】
認識ユニット４３０はユニット本体４３１、入力装置４３２および表示装置４３３を具備する。認識ユニット４３０のハードウェアとしての構成は図１に示す認識ユニット１３０と略同じであることから、これについての説明を省略する。
【０１６２】
ユニット本体４３１は照明装置４１１に接続される。ユニット本体４３１は照明装置４１１のオン・オフ、すなわち対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能である。
【０１６３】
ユニット本体４３１はモータ４１３に接続される。ユニット本体４３１は、モータ４１３からモータ４１３の回転角度に係る情報を取得する（受信する）ことが可能であるとともに、モータ４１３の回転角度を指令する信号を送信することが可能である。
【０１６４】
ユニット本体４３１は撮像装置４２０に接続される。ユニット本体４３１は、撮像装置４２０により撮像された「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【０１６５】
以下では、ユニット本体４３１の詳細について説明する。
図７に示す如く、ユニット本体４３１は、機能的には記憶部４３１ａ、動作制御部４３１ｂ、第一判定部４３１ｃ、仮想空間設定部４３１ｄ、第一仮想空間画像生成部４３１ｅ、第二判定部４３１ｆ、第二仮想空間画像生成部４３１ｇおよび第三判定部４３１ｈを具備する。
【０１６６】
記憶部４３１ａは種々のデータを記憶するとともに、記憶されたデータを適宜出力する。
記憶部４３１ａは専用品でも良く、市販されているＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いて実現しても良い。
【０１６７】
第二判定部４３１ｃ、仮想空間設定部４３１ｄ、第一仮想空間画像生成部４３１ｅ、第二判定部４３１ｆ、第二仮想空間画像生成部４３１ｇおよび第三判定部４３１ｈは、それぞれ本発明に係る第一判定部、仮想空間設定部、第一仮想空間画像生成部、第二判定部、第二仮想空間画像生成部および第三判定部の実施の一形態である。
実体的には、ユニット本体４３１が、ユニット本体４３１に格納された「対象物認識プログラム」に従って所定の演算を行うことにより、動作制御部４３１ｂ、第一判定部４３１ｃ、仮想空間設定部４３１ｄ、第一仮想空間画像生成部４３１ｅ、第二判定部４３１ｆ、第二仮想空間画像生成部４３１ｇおよび第三判定部４３１ｈとしての機能を果たす。
【０１６８】
以下では、図７および図８を用いて本発明に係る対象物認識方法の第四実施形態である「対象物認識装置４００による対象物１の認識方法」について説明する。
図８に示す如く、対象物認識装置４００による対象物１の認識方法は、第一撮像工程Ｓ４０１０、第一判定工程Ｓ４０２０、仮想空間設定工程Ｓ４０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０、第二判定工程Ｓ４０５０、撮像条件変更工程Ｓ４０６０、第二撮像工程Ｓ４０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０および第三判定工程Ｓ４１００を具備する。
【０１６９】
「対象物認識装置４００による対象物１の認識方法」の開始時には、（１）照明装置４１１は光を照射しておらず、（２）照明装置４１１は第一照明位置４０６に配置され、（３）対象物１は撮像装置４２０の視野内となる位置に配置される。
【０１７０】
第一撮像工程Ｓ４０１０は第一照明位置４０６に配置された照明装置４１１により光が照射された対象物１を撮像装置４２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する工程である。
【０１７１】
第一撮像工程Ｓ４０１０において、動作制御部４３１ｂは照明装置４１１に照明装置４１１をオンにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した照明装置４１１は、対象物１に光を照射する。
次に、撮像装置４２０は「対象物１の第一撮像画像」を撮像し、これをユニット本体４３１に送信する。記憶部４３１ａは、送信されてきた「対象物１の第一撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体４３１は「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
第一撮像工程Ｓ４０１０が終了したら、第一判定工程Ｓ４０２０に移行する。
【０１７２】
第一判定工程Ｓ４０２０は予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」を判定する工程である。
【０１７３】
記憶部４３１ａは、予め作成された「対象物１の三次元データ」を記憶している。
【０１７４】
第一判定工程Ｓ４０２０において、第一判定部４３１ｃは記憶部４３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」に基づいて、複数の「対象物１の二次元外形データ」を作成する。
第一判定部４３１ｃは、記憶部４３１ａにより記憶された「対象物１の第一撮像画像」に適宜既知の画像処理（例えば、二値化、エッジ検出等）を施すことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線を抽出する。
第一判定部４３１ｃは、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行うことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が最も高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が最も短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出する。
第一判定部４３１ｃは、抽出された「対象物１の二次元外形データ」に基づいて、撮像装置４２０に対する対象物１の向き（姿勢）を特定する。
また、第一判定部４３１ｃは、撮像装置４２０の視野に対する「対象物１の二次元外形データ」の相対的な大きさに基づいて、撮像装置４２０から対象物１までの距離を特定する。
記憶部４３１ａは、撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果および複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次行われたテンプレートマッチングの結果を記憶する。
このようにして、第一判定部４３１ｃは、撮像装置４２０から対象物１までの距離、および撮像装置４２０に対する対象物１の向き（姿勢）、すなわち撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定する。
第一判定工程Ｓ４０２０が終了したら、仮想空間設定工程Ｓ４０３０に移行する。
【０１７５】
仮想空間設定工程Ｓ４０３０は「対象物１の三次元データ」、撮像装置４２０と照明装置４１１との相対位置、および第一判定工程Ｓ４０２０において判定された撮像装置４２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置４２０、照明装置４１１および対象物１の配置を設定する工程である。
【０１７６】
より詳細には、仮想空間設定工程Ｓ４０３０において、仮想空間設定部４３１ｄは、（α）予め記憶部４３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」、（β）予め記憶部４３１ａにより記憶された「撮像装置４２０と照明装置４１１との相対位置（厳密には、撮像装置４２０と第一照明位置４０６と第二照明位置４０７との相対位置）」、および（γ）第一判定部４３１ｃにより判定された「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」、に基づいて、仮想空間に撮像装置４２０、照明装置４１１（第一照明位置４０６および第二照明位置４０７）および対象物１の配置を設定する。
記憶部４３１ａは、作成された仮想空間、および仮想空間設定部４３１ｄにより設定された「仮想空間における撮像装置４２０、照明装置４１１および対象物１の配置」を記憶する。また、記憶部４３１ａは、仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に照射する光の照射角度の設定、すなわち仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に光を照射する位置の設定（この時点では、仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における第一照明位置４０６に配置されていること）を記憶する。
仮想空間設定工程Ｓ４０３０が終了したら、第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０に移行する。
【０１７７】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０は「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する工程である。
【０１７８】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０において、第一仮想空間画像生成部４３１ｅは、記憶部４３１ａにより記憶された「仮想空間における撮像装置４２０、照明装置４１１および対象物１の配置」に基づいて、「仮想空間における第一照明位置４０６」に配置された「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する。
記憶部４３１ａは、第一仮想空間画像生成部４３１ｅにより生成された「対象物１の第一仮想空間画像」を記憶する。
第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０が終了したら、第二判定工程Ｓ４０５０に移行する。
【０１７９】
第二判定工程Ｓ４０５０は「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０１８０】
第二判定工程Ｓ４０５０において、第二判定部４３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第二判定部４３１ｆは「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第二判定部４３１ｆは、抽出した「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部４３１ａは第二判定部４３１ｆの判定結果（第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０１８１】
第二判定部４３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第二判定部４３１ｆが「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第二判定工程Ｓ４０５０が終了し、撮像条件変更工程Ｓ４０６０に移行する。
【０１８２】
第二判定部４３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでないと判定した場合には、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第二判定部４３１ｆが「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第二判定工程Ｓ４０５０が終了し、第一判定工程Ｓ４０２０に移行する。
【０１８３】
第二判定工程Ｓ４０５０から第一判定工程Ｓ４０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ４０２０において第一判定部４３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が二番目に高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が二番目に短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し（先の第一判定工程Ｓ４０２０において抽出されたものの次に一致度が高い「対象物１の二次元外形データ」を抽出し）、これに基づいて改めて「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ４０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０、第二判定工程Ｓ４０５０の各工程が行われる。
【０１８４】
撮像条件変更工程Ｓ４０６０は照明装置４１１が対象物１に光を照射する位置を第一照明位置４０６から第二照明位置４０７に変更する工程である。
撮像条件変更工程Ｓ４０６０は、第二判定工程Ｓ４０５０において「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「照明装置４１１が対象物１に光を照射する位置を第一照明位置４０６から第二照明位置４０７に変更すること」は、実質的には照明装置４１１が対象物１に光を照射する照射角度を変更することに相当し、ひいては本発明に係る撮像条件を変更することに相当する。
【０１８５】
撮像条件変更工程Ｓ４０６０において、動作制御部４３１ｂはモータ４１３に指令信号を送信する。動作制御部４３１ｂからの指令信号を受信したモータ４１３は、回動アーム４１２を回動させることにより第一照明位置４０６に配置されていた照明装置４１１を移動させ、第二照明位置４０７に配置する。
また、記憶部４３１ａは、照明装置４１１が対象物１に光を照射する位置が第一照明位置４０６から第二照明位置４０７に変更されたことを記憶する。
撮像条件変更工程Ｓ４０６０が終了したら、第二撮像工程Ｓ４０７０に移行する。
【０１８６】
第二撮像工程４０７０は第二照明位置４０７に配置された照明装置４１１により光が照射された対象物１を撮像装置４２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する工程である。
第二撮像工程４０７０は、第二判定工程Ｓ４０５０において「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
【０１８７】
第二撮像工程４０７０において、撮像装置４２０は「対象物１の第二撮像画像」を撮像し、これをユニット本体４３１に送信する。記憶部４３１ａは送信されてきた「対象物１の第二撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体４３１は「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
第二撮像工程Ｓ４０７０が終了したら、仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０に移行する。
【０１８８】
仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０は、「仮想空間における照明装置４１１」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する位置を「仮想空間における第一照明位置４０６」から「仮想空間における第二照明位置４０７」に変更する工程である。
仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０は、第二判定工程Ｓ４０５０において「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に光を照射する位置を変更すること」は、実質的には「仮想空間における対象物１に照射される光の照射角度を変更すること」に相当し、ひいては本発明に係る仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更することに相当する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０において、仮想空間設定部４３１ｄは、記憶部４３１ａにより記憶された「仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に光を照射する位置の設定」を、「仮想空間における第一照明位置４０６」から「仮想空間における第二照明位置４０７」に変更する。
記憶部４３１ａは、変更された「仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に光を照射する位置の設定」を記憶する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０が終了したら、第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０に移行する。
【０１８９】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０は「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する工程である。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０は、第二判定工程Ｓ４０５０において「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１の第二仮想空間画像」は、仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における第二照明位置４０７に配置された状態）で撮像された画像、すなわち「仮想空間における第二照明位置４０７」に配置された「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第二仮想空間画像の実施の一形態である。
【０１９０】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０において、第二仮想空間画像生成部４３１ｇは、記憶部４３１ａにより記憶された「仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に光を照射する位置の設定（変更後）」に基づいて、「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する。
記憶部４３１ａは、第二仮想空間画像生成部４３１ｇにより生成された「対象物１の第二仮想空間画像」を記憶する。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０が終了したら、第三判定工程Ｓ４１００に移行する。
【０１９１】
第三判定工程Ｓ４１００は「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０１９２】
第三判定工程Ｓ４１００において、第三判定部４３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第三判定部４３１ｈは「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第三判定部４３１ｈは、抽出した「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部４３１ａは第三判定部４３１ｈの判定結果（第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０１９３】
第三判定部４３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第三判定部４３１ｈが「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第三判定工程Ｓ４１００が終了し、対象物認識装置４００による対象物１の認識方法が終了する。
【０１９４】
第三判定部４３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでない判定した場合には、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果（撮像装置４２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第三判定部４３１ｈが「第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第三判定工程Ｓ４１００が終了し、第一判定工程Ｓ４０２０に移行する。
【０１９５】
第三判定工程Ｓ４１００から第一判定工程Ｓ４０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ４０２０において第一判定部４３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、先の第一判定工程Ｓ４０２０において抽出されたものの次に一致度が高い（本実施形態の場合、先の第一判定工程Ｓ４０２０において抽出されたものの次にユークリッド距離が短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し、これに基づいて改めて「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ４０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０、第二判定工程Ｓ４０５０、撮像条件変更工程Ｓ４０６０、第二撮像工程Ｓ４０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０および第三判定工程Ｓ４１００の各工程が行われる。
【０１９６】
以上の如く、対象物認識装置４００は、
第一照明位置４０６および第一照明位置４０６とは異なる第二照明位置４０７との間で移動可能であり、対象物１に光を照射する照明装置４１１と、
所定の撮像位置に固定され、第一照明位置４０６に配置された照明装置４１１により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得するとともに、第二照明位置４０７に配置された照明装置４１１により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する撮像装置４２０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定する第一判定部４３１ｃと、
「対象物１の三次元データ」、「撮像装置４２０と第一照明位置４０６と第二照明位置４０７との相対位置、および第一判定部４３１ｃにより判定された「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」に基づいて、仮想空間に撮像装置４２０、照明装置４１１（第一照明位置４０６および第二照明位置４０７）および対象物１の配置を設定する仮想空間設定部４３１ｄと、
「仮想空間における第一照明位置４０６」に配置される「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成部４３１ｅと、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第二判定部４３１ｆと、
第二判定部４３１ｆが「第一判定部４３１ｃによる判定結果が正しい」と判定した場合に、「仮想空間における第二照明位置４０７」に配置された「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成部４３１ｇと、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第三判定部４３１ｈと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定部４３１ｃは「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定部４３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定部４３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置４００は互いに異なる三つの手法で撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置４００は互いに異なる三つの手法で撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置４１１に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置４１１の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、照明装置４１１を移動させるだけで対象物１の位置および向き（姿勢）を高い精度で認識することが可能であり、対象物認識装置４００の簡素化に寄与する。
【０１９７】
以上の如く、対象物認識装置４００による対象物１の認識方法は、
第一照明位置４０６に配置された照明装置４１１により光が照射された対象物１を撮像装置４２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像工程Ｓ４０１０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置４２０と対象物１との相対位置」を判定する第一判定工程Ｓ４０２０と、
「対象物１の三次元データ」、撮像装置４２０と照明装置４１１との相対位置、および第一判定工程Ｓ４０２０において判定された撮像装置４２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置４２０、照明装置４１１および対象物１の配置を設定する仮想空間設定工程Ｓ４０３０と、
「仮想空間における第一照明位置４０６」に配置された「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成工程Ｓ４０４０と、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正誤を判定する第二判定工程Ｓ４０５０と、
照明装置４１１が対象物１に光を照射する位置を第一照明位置４０６から第二照明位置４０７に変更する撮像条件変更工程Ｓ４０６０と、
第二照明位置４０７に配置された照明装置４１１により光が照射された対象物１を撮像装置４２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像工程４０７０と、
「仮想空間における照明装置４１１」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する位置を「仮想空間における第一照明位置４０６」から「仮想空間における第二照明位置４０７」に変更する仮想撮像条件変更工程Ｓ４０８０と、
「仮想空間における第二照明位置４０７」に配置された「仮想空間における照明装置４１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置４２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成工程Ｓ４０９０と、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ４０２０における判定結果の正誤を判定する第三判定工程Ｓ４１００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定工程Ｓ４０２０においては「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定工程Ｓ４０５０においては「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定工程Ｓ４１００においては「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部４３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置４００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置４００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置４２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、照明装置４１１に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、照明装置４１１の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、照明装置４１１を移動させるだけで対象物１の位置および向き（姿勢）を高い精度で認識することが可能であり、対象物認識装置４００の簡素化に寄与する。
【０１９８】
以下では、図７を用いて本発明に係る対象物認識装置の第五実施形態である対象物認識装置５００について説明する。
【０１９９】
対象物認識装置５００は対象物１を認識する装置である。
対象物認識装置５００は主として照明ユニット５１０、撮像装置５２０および認識ユニット５３０を具備する。
【０２００】
照明ユニット５１０は第一照明装置５１１および第二照明装置５１２を備える。
【０２０１】
第一照明装置５１１は本発明に係る第一照明装置の実施の一形態であり、対象物１に光を照射する。第一照明装置５１１は第一照明位置５０６に固定される。
本実施形態では、対象物１の上方かつやや側方となる位置として第一照明装置５１１が設定される。
【０２０２】
第二照明装置５１２は本発明に係る第二照明装置の実施の一形態であり、対象物１に光を照射する。第二照明装置５１２は第一照明位置５０６とは異なる位置である第二照明位置５０７に固定される。
本実施形態では、対象物１の側方かつやや上方となる位置として第二照明位置５０７が設定される。
【０２０３】
撮像装置５２０は本発明に係る撮像装置の実施の一形態であり、対象物１の画像を撮像する。撮像装置５２０は所定の撮像位置に固定される。本実施形態では、撮像装置５２０は対象物１の上方となる位置に固定される。
撮像装置５２０は、第一照明装置５１１により光が照射された（第二照明装置５１２により光が照射されない）対象物１を撮像することにより、「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
撮像装置５２０は、第二照明装置５１２により光が照射された（第一照明装置５１１により光が照射されない）対象物１を撮像することにより、「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
【０２０４】
認識ユニット５３０はユニット本体５３１、入力装置５３２および表示装置５３３を具備する。認識ユニット５３０のハードウェアとしての構成は図１に示す認識ユニット１３０と略同じであることから、これについての説明を省略する。
【０２０５】
ユニット本体５３１は第一照明装置５１１に接続される。ユニット本体５３１は第一照明装置５１１のオン・オフ、すなわち第一照明装置５１１から対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能である。
【０２０６】
ユニット本体５３１は第二照明装置５１２に接続される。ユニット本体５３１は第二照明装置５１２のオン・オフ、すなわち第二照明装置５１２から対象物１への光の照射およびその停止を指令する信号を送信することが可能である。
【０２０７】
ユニット本体５３１は撮像装置５２０に接続される。ユニット本体５３１は、撮像装置５２０により撮像された「対象物１の第一撮像画像」および「対象物１の第二撮像画像」を取得する（受信する）ことが可能である。
【０２０８】
以下では、ユニット本体５３１の詳細について説明する。
図９に示す如く、ユニット本体５３１は、機能的には記憶部５３１ａ、動作制御部５３１ｂ、第一判定部５３１ｃ、仮想空間設定部５３１ｄ、第一仮想空間画像生成部５３１ｅ、第二判定部５３１ｆ、第二仮想空間画像生成部５３１ｇおよび第三判定部５３１ｈを具備する。
【０２０９】
記憶部５３１ａは種々のデータを記憶するとともに、記憶されたデータを適宜出力する。
記憶部５３１ａは専用品でも良く、市販されているＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いて実現しても良い。
【０２１０】
第二判定部５３１ｃ、仮想空間設定部５３１ｄ、第一仮想空間画像生成部５３１ｅ、第二判定部５３１ｆ、第二仮想空間画像生成部５３１ｇおよび第三判定部５３１ｈは、それぞれ本発明に係る第一判定部、仮想空間設定部、第一仮想空間画像生成部、第二判定部、第二仮想空間画像生成部および第三判定部の実施の一形態である。
実体的には、ユニット本体５３１が、ユニット本体５３１に格納された「対象物認識プログラム」に従って所定の演算を行うことにより、動作制御部５３１ｂ、第一判定部５３１ｃ、仮想空間設定部５３１ｄ、第一仮想空間画像生成部５３１ｅ、第二判定部５３１ｆ、第二仮想空間画像生成部５３１ｇおよび第三判定部５３１ｈとしての機能を果たす。
【０２１１】
以下では、図９および図１０を用いて本発明に係る対象物認識方法の第五実施形態である「対象物認識装置５００による対象物１の認識方法」について説明する。
図１０に示す如く、対象物認識装置５００による対象物１の認識方法は、第一撮像工程Ｓ５０１０、第一判定工程Ｓ５０２０、仮想空間設定工程Ｓ５０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０、第二判定工程Ｓ５０５０、撮像条件変更工程Ｓ５０６０、第二撮像工程Ｓ５０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０および第三判定工程Ｓ５１００を具備する。
【０２１２】
「対象物認識装置５００による対象物１の認識方法」の開始時には、（１）第一照明装置５１１および第二照明装置５１２はいずれも光を照射しておらず、（２）対象物１は撮像装置５２０の視野内に配置される。
【０２１３】
第一撮像工程Ｓ５０１０は第一照明装置５１１により光が照射された対象物１を撮像装置５２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する工程である。
【０２１４】
第一撮像工程Ｓ５０１０において、動作制御部５３１ｂは第一照明装置５１１に第一照明装置５１１をオンにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した第一照明装置５１１は、対象物１に光を照射する。
次に、撮像装置５２０は「対象物１の第一撮像画像」を撮像し、これをユニット本体５３１に送信する。記憶部５３１ａは、送信されてきた「対象物１の第一撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体５３１は「対象物１の第一撮像画像」を取得する。
第一撮像工程Ｓ５０１０が終了したら、第一判定工程Ｓ５０２０に移行する。
【０２１５】
第一判定工程Ｓ５０２０は予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」を判定する工程である。
【０２１６】
記憶部５３１ａは、予め作成された「対象物１の三次元データ」を記憶している。
【０２１７】
第一判定工程Ｓ５０２０において、第一判定部５３１ｃは記憶部５３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」に基づいて、複数の「対象物１の二次元外形データ」を作成する。
第一判定部５３１ｃは、記憶部５３１ａにより記憶された「対象物１の第一撮像画像」に適宜既知の画像処理（例えば、二値化、エッジ検出等）を施すことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線を抽出する。
第一判定部５３１ｃは、複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次テンプレートマッチングを行うことにより、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が最も高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が最も短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出する。
第一判定部５３１ｃは、抽出された「対象物１の二次元外形データ」に基づいて、撮像装置５２０に対する対象物１の向き（姿勢）を特定する。
また、第一判定部５３１ｃは、撮像装置５２０の視野に対する「対象物１の二次元外形データ」の相対的な大きさに基づいて、撮像装置５２０から対象物１までの距離を特定する。
記憶部５３１ａは、撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果および複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間で順次行われたテンプレートマッチングの結果を記憶する。
このようにして、第一判定部５３１ｃは、撮像装置５２０から対象物１までの距離、および撮像装置５２０に対する対象物１の向き（姿勢）、すなわち撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定する。
第一判定工程Ｓ５０２０が終了したら、仮想空間設定工程Ｓ５０３０に移行する。
【０２１８】
仮想空間設定工程Ｓ５０３０は「対象物１の三次元データ」、撮像装置５２０と第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との相対位置、および第一判定工程Ｓ５０２０において判定された撮像装置５２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置５２０、第一照明装置５１１、第二照明装置５１２および対象物１の配置を設定する工程である。
【０２１９】
より詳細には、仮想空間設定工程Ｓ４０３０において、仮想空間設定部５３１ｄは、（α）予め記憶部５３１ａにより記憶された「対象物１の三次元データ」、（β）予め記憶部５３１ａにより記憶された「撮像装置５２０と第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との相対位置」、および（γ）第一判定部５３１ｃにより判定された「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」、に基づいて、仮想空間に撮像装置５２０、第一照明装置５１１（第一照明位置５０６）、第二照明装置５１２（第二照明位置５０７）および対象物１の配置を設定する。
記憶部５３１ａは、作成された仮想空間、および仮想空間設定部５３１ｄにより設定された「仮想空間における撮像装置５２０、第一照明装置５１１、第二照明装置５１２および対象物１の配置」を記憶する。また、記憶部５３１ａは、仮想空間における照明装置４１１が仮想空間における対象物１に照射する光の照射角度の設定、すなわち仮想空間における第一照明装置５１１および第二照明装置５１２のいずれが仮想空間における対象物１に光を照射するかの設定（この時点では、仮想空間における第一照明装置５１１が仮想空間における対象物１に光を照射していること）を記憶する。
仮想空間設定工程Ｓ５０３０が終了したら、第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０に移行する。
【０２２０】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０は「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する工程である。
【０２２１】
第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０において、第一仮想空間画像生成部５３１ｅは、記憶部５３１ａにより記憶された「仮想空間における撮像装置５２０、第一照明装置５１１、第二照明装置５１２および対象物１の配置」に基づいて、「仮想空間における第一照明装置５１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する。
記憶部５３１ａは、第一仮想空間画像生成部５３１ｅにより生成された「対象物１の第一仮想空間画像」を記憶する。
第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０が終了したら、第二判定工程Ｓ５０５０に移行する。
【０２２２】
第二判定工程Ｓ５０５０は「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０２２３】
第二判定工程Ｓ５０５０において、第二判定部５３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第二判定部５３１ｆは「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第二判定部５３１ｆは、抽出した「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部５３１ａは第二判定部５３１ｆの判定結果（第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０２２４】
第二判定部５３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第二判定部５３１ｆが「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第二判定工程Ｓ５０５０が終了し、撮像条件変更工程Ｓ５０６０に移行する。
【０２２５】
第二判定部５３１ｆは、「対象物１の第一仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでないと判定した場合には、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第二判定部５３１ｆが「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第二判定工程Ｓ５０５０が終了し、第一判定工程Ｓ５０２０に移行する。
【０２２６】
第二判定工程Ｓ５０５０から第一判定工程Ｓ５０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ５０２０において第一判定部５３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線に対する一致度が二番目に高い（本実施形態の場合、ユークリッド距離が二番目に短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し（先の第一判定工程Ｓ５０２０において抽出されたものの次に一致度が高い「対象物１の二次元外形データ」を抽出し）、これに基づいて改めて「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ５０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０、第二判定工程Ｓ５０５０の各工程が行われる。
【０２２７】
撮像条件変更工程Ｓ５０６０は第一照明装置５１１が対象物１に光を照射する状態から第二照明装置５１２が対象物１に光を照射する状態に変更する工程である。
撮像条件変更工程Ｓ５０６０は、第二判定工程Ｓ５０５０において「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「第一照明装置５１１が対象物１に光を照射する状態から第二照明装置５１２が対象物１に光を照射する状態に変更すること」は、実質的には対象物１に光を照射する照射角度を変更することに相当し、ひいては本発明に係る撮像条件を変更することに相当する。
【０２２８】
撮像条件変更工程Ｓ５０６０において、動作制御部５３１ｂは第一照明装置５１１に第一照明装置５１１をオフにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した第一照明装置５１１はオフとなり、対象物１に光を照射しない状態となる。
次に、動作制御部５３１ｂは第二照明装置５１２に第二照明装置５１２をオンにする旨の指令信号を送信する。当該指令信号を受信した第二照明装置５１２はオンとなり、対象物１に光を照射する状態となる。
また、記憶部５３１ａは、第一照明装置５１１が対象物１に光を照射する状態から第二照明装置５１２が対象物１に光を照射する状態に変更されたことを記憶する。
撮像条件変更工程Ｓ５０６０が終了したら、第二撮像工程Ｓ５０７０に移行する。
【０２２９】
第二撮像工程５０７０は第二照明装置５１２により光が照射された対象物１を撮像装置５２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する工程である。
第二撮像工程５０７０は、第二判定工程Ｓ５０５０において「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
【０２３０】
第二撮像工程５０７０において、撮像装置５２０は「対象物１の第二撮像画像」を撮像し、これをユニット本体５３１に送信する。記憶部５３１ａは送信されてきた「対象物１の第二撮像画像」を記憶する。
このようにして、ユニット本体５３１は「対象物１の第二撮像画像」を取得する。
第二撮像工程Ｓ５０７０が終了したら、仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０に移行する。
【０２３１】
仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０は「仮想空間における第一照明装置５１１」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する状態から「仮想空間における第二照明装置５１２」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する状態に変更する工程である。
仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０は、第二判定工程Ｓ５０５０において「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「仮想空間における第一照明装置５１１が仮想空間における対象物１に光を照射する状態から、仮想空間における第二照明装置５１２が仮想空間における対象物１に光を照射する状態に変更すること」は、実質的には「仮想空間における対象物１に照射される光の照射角度を変更すること」に相当し、ひいては本発明に係る仮想撮像条件を撮像条件の変更に対応して変更することに相当する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０において、仮想空間設定部５３１ｄは、記憶部５３１ａにより記憶された「仮想空間における第一照明装置５１１および第二照明装置５１２のいずれが仮想空間における対象物１に光を照射するかの設定」を、「仮想空間における第一照明装置５１１」から「仮想空間における第二照明装置５１２」に変更する。
記憶部５３１ａは、変更された「仮想空間における第一照明装置５１１および第二照明装置５１２のいずれが仮想空間における対象物１に光を照射するかの設定」を記憶する。
仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０が終了したら、第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０に移行する。
【０２３２】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０は「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する工程である。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０は、第二判定工程Ｓ５０５０において「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合に行われる。
「対象物１の第二仮想空間画像」は、仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０において仮想撮像条件が変更された状態（本実施形態の場合、「仮想空間における第二照明装置５１２」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する状態）で撮像された画像、すなわち「仮想空間における第二照明装置５１２」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像であり、本発明に係る第二仮想空間画像の実施の一形態である。
【０２３３】
第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０において、第二仮想空間画像生成部５３１ｇは、記憶部５３１ａにより記憶された「仮想空間における第一照明装置５１１および第二照明装置５１２のいずれが仮想空間における対象物１に光を照射するかの設定（変更後）」に基づいて、「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する。
記憶部５３１ａは、第二仮想空間画像生成部５３１ｇにより生成された「対象物１の第二仮想空間画像」を記憶する。
第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０が終了したら、第三判定工程Ｓ５１００に移行する。
【０２３４】
第三判定工程Ｓ５１００は「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）の正誤を判定する工程である。
【０２３５】
第三判定工程Ｓ５１００において、第三判定部５３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
同様に、第三判定部５３１ｈは「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分を抽出する。
第三判定部５３１ｈは、抽出した「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１の特徴部分と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１の特徴部分とを比較する（一致度合いを見る）ことにより、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであるか否か、ひいては第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正否を判定する。
記憶部５３１ａは第三判定部５３１ｈの判定結果（第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正否の判定結果）を記憶する。
【０２３６】
第三判定部５３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものであると判定した場合には、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）が正しいと判定する。
第三判定部５３１ｈが「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が正しい」と判定した場合、第三判定工程Ｓ５１００が終了し、対象物認識装置５００による対象物１の認識方法が終了する。
【０２３７】
第三判定部５３１ｈは、「対象物１の第二仮想空間画像」における対象物１と「対象物１の第二撮像画像」における対象物１とが同じアングルで撮像されたものでない判定した場合には、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果（撮像装置５２０と対象物１との相対位置の判定結果）が誤りであると判定する。
第三判定部５３１ｈが「第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が誤りである」と判定した場合、第三判定工程Ｓ５１００が終了し、第一判定工程Ｓ５０２０に移行する。
【０２３８】
第三判定工程Ｓ５１００から第一判定工程Ｓ５０２０に移行した場合（第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果が誤りであると判定された場合）、先の第一判定工程Ｓ５０２０において第一判定部５３１ｃが行った複数の「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」における対象物１の外形線との間のテンプレートマッチングの結果に基づいて、先の第一判定工程Ｓ５０２０において抽出されたものの次に一致度が高い（本実施形態の場合、先の第一判定工程Ｓ５０２０において抽出されたものの次にユークリッド距離が短い）「対象物１の二次元外形データ」を抽出し、これに基づいて改めて「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」を判定する。
その後、改めて判定された「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」に基づいて仮想空間設定工程Ｓ５０３０、第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０、第二判定工程Ｓ５０５０、撮像条件変更工程Ｓ５０６０、第二撮像工程Ｓ５０７０、仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０、第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０および第三判定工程Ｓ５１００の各工程が行われる。
【０２３９】
以上の如く、対象物認識装置５００は、
第一照明位置５０６に固定され、対象物１に光を照射する第一照明装置５１１と、
第一照明位置５０６と異なる第二照明位置５０７に固定され、対象物１に光を照射する第二照明装置５１２と、
所定の撮像位置に固定され、第一照明装置５１１により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得するとともに、第二照明装置５１２により光が照射されている対象物１を撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する撮像装置５２０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定する第一判定部５３１ｃと、
「対象物１の三次元データ」、「撮像装置５２０と第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との相対位置、および第一判定部５３１ｃにより判定された「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」に基づいて、仮想空間に撮像装置５２０、第一照明装置５１１、第二照明装置５１２および対象物１の配置を設定する仮想空間設定部５３１ｄと、
「仮想空間における第一照明装置５１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成部５３１ｅと、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第二判定部５３１ｆと、
第二判定部５３１ｆが「第一判定部５３１ｃによる判定結果が正しい」と判定した場合に、「仮想空間における第二照明装置５１２」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成部５３１ｇと、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定する第三判定部５３１ｈと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定部５３１ｃは「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定部５３１ｆは「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定部５３１ｈは「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置５００は互いに異なる三つの手法で撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置５００は互いに異なる三つの手法で撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、第一照明装置５１１および第二照明装置５１２に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、第一照明装置５１１および第二照明装置５１２の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１に光を照射する照射装置を第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との間で変更するだけで対象物１の位置および向き（姿勢）を高い精度で認識することが可能であり、対象物認識装置５００の簡素化に寄与する。
【０２４０】
以上の如く、対象物認識装置５００による対象物１の認識方法は、
第一照明装置５１１により光が照射された対象物１を撮像装置５２０が撮像することにより「対象物１の第一撮像画像」を取得する第一撮像工程Ｓ５０１０と、
予め作成された「対象物１の三次元データ」に基づいて作成される「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、「撮像装置５２０と対象物１との相対位置」を判定する第一判定工程Ｓ５０２０と、
「対象物１の三次元データ」、撮像装置５２０と第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との相対位置、および第一判定工程Ｓ５０２０において判定された撮像装置５２０と対象物１との相対位置に基づいて、仮想空間に撮像装置５２０、第一照明装置５１１、第二照明装置５１２および対象物１の配置を設定する仮想空間設定工程Ｓ５０３０と、
「仮想空間における第一照明装置５１１」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第一仮想空間画像」を生成する第一仮想空間画像生成工程Ｓ５０４０と、
「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正誤を判定する第二判定工程Ｓ５０５０と、
第一照明装置５１１が対象物１に光を照射する状態から第二照明装置５１２が対象物１に光を照射する状態に変更する撮像条件変更工程Ｓ５０６０と、
第二照明装置５１２により光が照射された対象物１を撮像装置５２０が撮像することにより「対象物１の第二撮像画像」を取得する第二撮像工程５０７０と、
「仮想空間における第一照明装置５１１」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する状態から「仮想空間における第二照明装置５１２」が「仮想空間における対象物１」に光を照射する状態に変更する仮想撮像条件変更工程Ｓ５０８０と、
「仮想空間における第二照明装置５１２」により光が照射された「仮想空間における対象物１」を「仮想空間における撮像装置５２０」が撮像した場合に得られる画像である「対象物１の第二仮想空間画像」を生成する第二仮想空間画像生成工程Ｓ５０９０と、
「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより、第一判定工程Ｓ５０２０における判定結果の正誤を判定する第三判定工程Ｓ５１００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、第一判定工程Ｓ５０２０においては「対象物１の二次元外形データ」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定し、第二判定工程Ｓ５０５０においては「対象物１の第一仮想空間画像」と「対象物１の第一撮像画像」とを比較することにより第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定し、第三判定工程Ｓ５１００においては「対象物１の第二仮想空間画像」と「対象物１の第二撮像画像」とを比較することにより第一判定部５３１ｃによる判定結果の正誤を判定するので、対象物認識装置５００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定することとなる。従って、これらの判定結果に基づいて得られる対象物１の位置および向き（姿勢）の認識結果は高い精度（信頼性）を有する。
また、対象物認識装置５００による対象物１の認識方法は互いに異なる三つの手法で撮像装置５２０と対象物１との相対位置を判定するため、対象物１の画像を撮像するときの周囲の環境が変化した場合（例えば、第一照明装置５１１および第二照明装置５１２に由来しない外部からの光が対象物１に照射される場合、第一照明装置５１１および第二照明装置５１２の光源の劣化に起因して対象物１に照射される光の強度が経年変化した場合）でも対象物１の位置および向き（姿勢）を精度良く認識することが可能であり、作業性が良い（対象物１を撮像する環境の維持に要する労力を軽減することが可能である）。
特に本実施形態の場合、対象物１に光を照射する照射装置を第一照明装置５１１と第二照明装置５１２との間で変更するだけで対象物１の位置および向き（姿勢）を高い精度で認識することが可能であり、対象物認識装置５００の簡素化に寄与する。
【０２４１】
本発明に係る対象物認識装置の第一実施形態から第五実施形態、および、本発明に係る対象物認識方法の第一実施形態から第五実施形態はいずれも第二撮像画像を取得するために複数の撮像条件（照明装置が対象物に照射する光の強度、照明装置が対象物に照射する光の照射角度、撮像装置が対象物を撮像する位置等）のうちいずれか一つを変更するが、本発明に係る対象物認識装置および本発明に係る対象物認識方法はこれに限定されるものではなく、複数の撮像条件のうち二つ以上を変更しても良い。
【０２４２】
本発明に係る対象物認識方法の第一実施形態から第五実施形態はいずれも第二撮像工程→仮想撮像条件変更工程→第二仮想空間画像生成工程の順に行うが、本発明に係る対象物認識方法はこれに限定されるものではない。例えば、仮想撮像条件変更工程→第二撮像工程→第二仮想空間画像生成工程の順に行っても良く、仮想撮像条件変更工程→第二仮想空間画像生成工程→第二撮像工程の順に行っても良く、あるいは第二撮像工程を仮想撮像条件変更工程または第二仮想空間画像生成工程のいずれかと並行して行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】本発明に係る対象物認識装置の第一実施形態を示す模式図。
【図２】本発明に係る対象物認識方法の第一実施形態を示すフロー図。
【図３】本発明に係る対象物認識装置の第二実施形態を示す模式図。
【図４】本発明に係る対象物認識方法の第二実施形態を示すフロー図。
【図５】本発明に係る対象物認識装置の第三実施形態を示す模式図。
【図６】本発明に係る対象物認識方法の第三実施形態を示すフロー図。
【図７】本発明に係る対象物認識装置の第四実施形態を示す模式図。
【図８】本発明に係る対象物認識方法の第四実施形態を示すフロー図。
【図９】本発明に係る対象物認識装置の第五実施形態を示す模式図。
【図１０】本発明に係る対象物認識方法の第五実施形態を示すフロー図。
【符号の説明】
【０２４４】
１          対象物
１００      対象物認識装置（第一実施形態）
１０１      第一撮像位置
１０２      第二撮像位置
１１０      照明装置
１２１      撮像装置
１３１ｃ    第一判定部
１３１ｄ    仮想空間設定部
１３１ｅ    第一仮想空間画像生成部
１３１ｆ    第二判定部
１３１ｇ    第二仮想空間画像生成部
１３１ｈ    第三判定部
【図１】
2010127721.tif 000003
【図２】
2010127721.tif 000004
【図３】
2010127721.tif 000005
【図４】
2010127721.tif 000006
【図５】
2010127721.tif 000007
【図６】
2010127721.tif 000008
【図７】
2010127721.tif 000009
【図８】
2010127721.tif 000010
【図９】
2010127721.tif 000011
【図１０】
2010127721.tif 000012