(57)【要約】【課題】撮像装置が撮像した画像のコントラストが低下することなく当該画像に含まれる対象物の明るさが対象物の向きに応じて変動しない画像処理装置及び方法を提供する。【解決手段】撮像指示部３ｂは、所定の濃淡値を画素ごとに設定した濃淡画像Ｉ1が投影された対象物を撮像するよう撮像装置２に指示する。画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ2を取得する。画像作成部３ｄは、画像Ｉ2の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した濃淡画像Ｉ3を作成する。撮像指示部３ｂは、濃淡画像Ｉ3が投影された対象物を撮像するよう撮像装置２に指示する。画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ4を取得する。対象物情報取得部３ｅは、濃淡画像Ｉ4に含まれる対象物に関する情報を、画像Ｉ4に基づいて取得する。【選択図】図１
2014126943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置が撮像した画像に含まれる対象物を検出するために画像処理を行う画像処理装置であって、
対象物を撮像するよう撮像装置に指示する撮像指示部と、
前記撮像指示部の指示に応じて撮像装置が撮像した第１の画像を取得する画像取得部と、
前記第１の画像に基づいて、前記第１の画像の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した第２の画像を作成する画像作成部と、
前記第２の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する投影指示部と、
前記撮像指示部の指示に応じて前記第２の画像が投影された対象物を撮像装置が撮像することによって前記画像取得部が取得する第３の画像に基づいて、対象物に関する情報を取得する対象物情報取得部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記投影指示部は、前記画像取得部が前記第１の画像を取得するために前記撮像指示部が対象物を撮像するよう撮像装置に指示する前に、所定の濃淡値を画素ごとに設定した第４の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示し、前記撮像指示部は、前記画像取得部が前記第１の画像を取得するために、前記第４の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第４の画像は、対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した画像である、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第４の画像は、前記画像作成部が前回作成した第２の画像である、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
撮像装置が撮像した画像に含まれる対象物を検出するために画像処理をプロセッサによって行う画像処理方法であって、
プロセッサが、対象物を撮像するよう撮像装置に指示する第１の撮像指示ステップと、
プロセッサが、前記第１の撮像指示ステップでの指示に応じて撮像装置が撮像した第１の画像を取得する第１の画像取得ステップと、
プロセッサが、前記第１の画像の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した第２の画像を作成する画像作成ステップと、
プロセッサが、前記第２の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する第１の投影指示ステップと、
プロセッサが、前記第２の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する第２の撮像指示ステップと、
プロセッサが、前記第２の撮像指示ステップでの指示に応じて撮像装置が撮像した第３の画像を取得する第２の画像取得ステップと、
プロセッサが、前記第３の画像に含まれる対象物に関する情報を、前記第３の画像に基づいて取得する対象物情報取得ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
プロセッサが、前記第１の撮像指示ステップの前に、所定の濃淡値を画素ごとに設定した第４の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する第２の投影指示ステップを更に備え、
前記第１の撮像指示ステップにおいて、プロセッサが、前記第４の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する、請求項５に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記第４の画像は、対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した画像である、請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記第４の画像は、前記画像作成ステップで前回作成した第２の画像である、請求項６に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物を検出するために画像処理を行う画像処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の対象物（例えば、部品）が不規則に積まれている状態を撮像装置によって撮像し、撮像装置が撮像した画像に基づいて複数の対象物のうちの一つの対象物を検出し、検出した対象物をロボットによって取り出すシステムが提案されている（例えば、特許文献１，２）。このようなシステムでは、撮像装置の撮像面に対する対象物の面（表面、裏面又は側面）の向きは様々である。対象物の面が撮像装置の撮像面に平行である場合に撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさは、対象物の面が撮像装置の撮影面に平行でない場合、すなわち、対象物の面が撮像装置の撮影面に対して傾斜している場合に撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさよりも大きくなる。撮像装置の撮像面に対する対象物の面の向きが様々であるために撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさの変動が生じるので、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物を検出するのが困難になることがある。
【０００３】
例えば、対象物の面が撮像装置の撮像面に平行である場合、照明装置等から対象物の面に入射した光の大部分が撮像装置の撮像面に向かう方向に反射するので、対象物の面から反射した光の大部分が撮像装置の撮像面に入射する。したがって、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさが大きくなって画像中にハレーションが生じ、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の検出が困難になることがある。また、対象物の面が撮像装置の撮影面に平行でない場合、すなわち、対象物の面が撮像装置の撮影面に対して傾斜している場合、照明装置等から対象物の面に入射した光の大部分が撮像装置の撮像面に向かう方向以外の方向に反射するので、対象物の面から反射した光が撮像装置の撮像面にほとんど入射しない。したがって、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさが小さくなるために撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物が暗くなるので、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の検出が困難になることがある。すなわち、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさは、対象物の面から反射した光が撮像装置の撮像面に入射する割合に応じて変動する。
【０００４】
一方、対象物の面が撮像装置の撮像面に平行であるために撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさが過度に大きくなる事態及び対象物の面が撮像装置の撮影面に対して傾斜しているであるために撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさが過度に小さくなる事態を回避するために、複数種類の露光時間で露光を行い、ダイナミックレンジの広い画像を取得する撮像装置（例えば、特許文献３）と、複数種類の露光時間で撮像を行い、取得した複数の画像からダイナミックレンジの広い画像を生成する画像処理装置（例えば、特許文献４）と、が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３０９４３９号公報
【特許文献２】特許第４５６５０２３号公報
【特許文献３】特開平４−３２３８１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３４９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した撮像装置及び画像装置では、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の明るさの差、すなわち、画像のコントラストが低下し、撮像装置によって撮像された画像に含まれる対象物の検出が困難になるという不都合がある。
【０００７】
本発明の目的は、撮像装置が撮像した画像のコントラストが低下することなく当該画像に含まれる対象物の明るさが対象物の向きに応じて変動しない画像処理装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による画像処理装置は、撮像装置が撮像した画像に含まれる対象物を検出するために画像処理を行う画像処理装置であって、対象物を撮像するよう撮像装置に指示する撮像指示部と、撮像指示部の指示に応じて撮像装置が撮像した第１の画像を取得する画像取得部と、第１の画像に基づいて、第１の画像の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した第２の画像を作成する画像作成部と、第２の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する投影指示部と、撮像指示部の指示に応じて第２の画像が投影された対象物を撮像装置が撮像することによって画像取得部が取得する第３の画像に基づいて、対象物に関する情報を取得する対象物情報取得部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
好適には、投影指示部は、画像取得部が第１の画像を取得するために撮像指示部が対象物を撮像するよう撮像装置に指示する前に、所定の濃淡値を画素ごとに設定した第４の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示し、撮像指示部は、画像取得部が第１の画像を取得するために、第４の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する。
【００１０】
好適には、第４の画像は、対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した画像である。
【００１１】
好適には、第４の画像は、画像作成部が前回作成した第２の画像である。
【００１２】
本発明による画像処理方法は、撮像装置が撮像した画像に含まれる対象物を検出するために画像処理をプロセッサによって行う画像処理方法であって、プロセッサが、対象物を撮像するよう撮像装置に指示する第１の撮像指示ステップと、プロセッサが、第１の撮像指示ステップでの指示に応じて撮像装置が撮像した第１の画像を取得する第１の画像取得ステップと、プロセッサが、第１の画像の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した第２の画像を作成する画像作成ステップと、プロセッサが、第２の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する第１の投影指示ステップと、プロセッサが、第２の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する第２の撮像指示ステップと、プロセッサが、第２の撮像指示ステップでの指示に応じて撮像装置が撮像した第３の画像を取得する第２の画像取得ステップと、プロセッサが、第３の画像に含まれる対象物に関する情報を、第３の画像に基づいて取得する対象物情報取得ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
好適には、本発明による画像処理方法は、プロセッサが、第１の撮像指示ステップの前に、所定の濃淡値を画素ごとに設定した第４の画像を対象物に投影するよう投影装置に指示する第２の投影指示ステップを更に備え、第１の撮像指示ステップにおいて、プロセッサが、第４の画像が投影された対象物を撮像するよう撮像装置に指示する。
【００１４】
好適には、第４の画像は、対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した画像である。
【００１５】
好適には、第４の画像は、画像作成ステップで前回作成した第２の画像である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮像装置が撮像した画像のコントラストが低下することなく当該画像に含まれる対象物の明るさが対象物の向きに応じて変動しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の画像処理装置を含むシステムのブロック図である。
【図２】対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える濃淡値を設定した投影用の画像の一例を示す図である。
【図３】図２に示す投影用の画像が投影された対象物を撮像することによって取得される画像の一例を示す図である。
【図４】図３に示す画像を予め求めた対応関係に基づいて縮小することによって取得される画像の明るさの分布を示す画像の一例を示す図である。
【図５】図４に示す画像をローパスフィルタ処理することによって取得される投影用の画像の一例を示す図である。
【図６】図５に示す投影用の画像が投影された対象物を撮像することによって取得される画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明による画像処理装置及び方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態の画像処理装置を含むシステムのブロック図である。図１に示すシステムは、投影装置１と、撮像装置２と、画像処理装置３及びアーム操作部４を有するプロセッサ５と、ロボット６と、ＲＡＭ７と、ＲＯＭ８と、を有する。
【００１９】
投影装置１は、白黒の濃淡を有する濃淡画像を投影するプロジェクタ等によって構成され、不規則に積まれた複数の部品からなる対象物としての部品群１１が入れられたコンテナ１２の少なくとも一部に濃淡画像を投影するように架台１３に固定される。図１に示す部品群１１の状態は、物品取り出し工程中の第１のタイミングにおける部品群の状態に対応する。
【００２０】
撮像装置２は、白黒の濃淡画像を生成するカメラ等によって構成され、投影装置１が濃淡画像を投影する範囲が撮像装置２の視野に入るように架台１３に固定される。本実施の形態では、投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と略同一である。
【００２１】
画像処理装置３は、撮像装置２が撮像した画像に含まれる部品群１１を検出するためにテンプレートマッチング、エッジ検出等の画像処理を行う。このために、画像処理装置３は、投影指示部３ａと、撮像指示部３ｂと、画像取得部３ｃと、画像作成部３ｄと、対象物情報取得部３ｅと、を備える。
【００２２】
投影指示部３ａは、所定の濃淡値を画素ごとに設定した第４の画像としての濃淡画像Ｉ1を部品群１１に投影するよう投影装置１に指示する。このために、投影指示部３ａは、ＲＡＭ７に予め格納されている濃淡画像Ｉ1を取り出し、濃淡画像Ｉ1を投影装置１に供給する。投影装置１は、濃淡画像Ｉ1が投影指示部３ａから供給されると濃淡画像Ｉ1を対象物群１１に投影する。したがって、濃淡画像Ｉ1は、濃淡画像Ｉ1を対象物群１１に投影するよう投影装置１に指示するための投影指令としての役割も果たす。また、投影装置１は、濃淡画像Ｉ1の部品群１１への投影を開始するとその旨を知らせる投影開始信号Ｓ1を撮像指示部３ｂに入力する。
【００２３】
濃淡画像Ｉ1は、部品群１１が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した画像である。図２は、対象物が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定した投影用の画像の一例を示す図である。図２において、濃淡画像Ｉ1のうちの部品群１１が含まれる領域Ｒ１に対応する画素の全てに対して零を超える同じ濃淡値を設定し、それ以外の領域Ｒ２に対応する画素の全てに対して（黒に対応する）零の濃淡値を設定している。このように濃淡画像Ｉ1のうちの部品群１１が含まれない領域Ｒ２に対応する画素の全てに対して零の濃淡値を設定することによって、部品群１１の位置の特定が容易になる。
【００２４】
投影指示部３ｂは、濃淡画像Ｉ1が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する。このために、投影指示部３ｂは、投影開始信号Ｓ1に応答して、濃淡画像Ｉ1が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する撮像指令Ｃ1を撮像装置２に発する。撮像装置２は、撮像指令Ｃ1に応答して、濃淡画像Ｉ1が投影された部品群１１を撮像し、撮像指令Ｃ1に応答して撮像した第１の画像としての濃淡画像Ｉ2を画像取得部３ｃに供給する。
【００２５】
画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ2を取得する。このために、撮像装置２から画像取得部３ｃに濃淡画像Ｉ2が供給され、画像取得部３ｃは、供給された濃淡画像Ｉ2をＲＡＭ７に格納する。
【００２６】
図３は、図２に示す投影用の画像が投影された対象物を撮像することによって取得される画像の一例を示す図である。図３に示す部品群１１の状態は、物品取り出し工程中の（第１のタイミングとは異なる）第２のタイミングにおける部品群の状態に対応する。
【００２７】
図３に示すように、部品群１１に含まれる部品の中では、撮像装置２の撮像面に平行な面を有する部品の明るさが最も大きく、撮像装置２の撮像面に対する面の傾斜が大きくなるに従って部品の明るさが小さくなっている。
【００２８】
画像作成部３ｄは、濃淡画像Ｉ2の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有するように濃淡値を画素ごとに設定した第２の画像としての濃淡画像Ｉ3を作成する。このために、画像作成部３ｄは、投影装置１及び撮像装置２を架台１３に固定する際に、濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係を予め求め、濃淡画像Ｉ2及び求めた対応関係に基づいて濃淡画像Ｉ3を作成する。
【００２９】
図１に示すように投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と略同一である場合、投影装置１の設置位置と撮像装置２の設置位置との違いによる濃淡画像Ｉ2と濃淡画像Ｉ3との違いが生じない。したがって、濃淡画像Ｉ2に基づいて生成した明るさの分布を示す濃淡画像を単純に拡大又は縮小し、明るさの分布を反転させることによって濃淡画像Ｉ3を作成することができる。
【００３０】
本実施の形態では、画像作成部３ｄは、上述したように求めた対応関係に基づいて縮小した濃淡画像Ｉ2’にフィルタ処理を施すことによって濃淡画像Ｉ3を作成する。フィルタ処理の一例として、高周波成分を除去するためにガウシアンフィルタ等を用いたローパスフィルタ処理を挙げることができる。ローパスフィルタのサイズは、例えば、撮像装置２の視野の大きさ及び濃淡画像Ｉ2に含まれる物品群１１の大きさに基づいて決定される。
【００３１】
図４は、図３に示す画像を予め求めた対応関係に基づいて縮小することによって取得される画像の明るさの分布を示す画像の一例を示す図であり、図５は、図４に示す画像をローパスフィルタ処理することによって取得される投影用の画像の一例を示す図である。図４に示す濃淡画像Ｉ2’の明るさの分布は、図３に示す濃淡画像Ｉ2の明るさの分布に対応し、図５に示す濃淡画像Ｉ3の明るさの分布は、図４に示す濃淡画像Ｉ2’の明るさの分布と正反対の明るさの分布を有する。
【００３２】
また、投影指示部３ａは、濃淡画像Ｉ3を部品群１１に投影するよう投影装置１に指示する。このために、投影指示部３ａは、ＲＡＭ７に格納されている濃淡画像Ｉ3を取り出し、濃淡画像Ｉ3を投影装置１に供給する。投影装置１は、濃淡画像Ｉ3が投影指示部３ａから供給されると濃淡画像Ｉ3を対象物群１１に投影する。したがって、濃淡画像Ｉ3は、濃淡画像Ｉ3を対象物群１１に投影するよう投影装置１に指示するための投影指令としての役割も果たす。また、投影装置１は、濃淡画像Ｉ3の部品群１１への投影を開始するとその旨を知らせる投影開始信号Ｓ2を撮像指示部３ｂに入力する。
【００３３】
また、撮像指示部３ｂは、濃淡画像Ｉ3が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する。このために、撮像指示部３ｂは、投影開始信号Ｓ2に応答して、濃淡画像Ｉ3が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する撮像指令Ｃ2を撮像装置２に発する。撮像装置２は、撮像指令Ｃ2に応答して、濃淡画像Ｉ3が投影された部品群１１を撮像し、撮像指令Ｃ2に応答して撮像した第３の画像としての濃淡画像Ｉ4を画像取得部３ｃに供給する。
【００３４】
図６は、図５に示す投影用の画像が投影された対象物を撮像することによって取得される画像の一例を示す図である。図６に示すように、部品群１１に含まれる部品の明るさは全て同程度になっている。すなわち、部品の面が撮像装置２の撮像面に平行であるために濃淡画像Ｉ4に含まれる部品の明るさが過度に大きくなる事態及び部品の面が撮像装置２の撮影面に対して傾斜しているであるために濃淡画像Ｉ4に含まれる部品の明るさが過度に小さくなる事態が生じない。また、画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ4を取得する。このために、撮像装置２から画像取得部３ｃに濃淡画像Ｉ4が供給され、画像取得部３ｃは、供給された濃淡画像Ｉ4をＲＡＭ７に格納する。
【００３５】
対象物情報取得部３ｅは、濃淡画像Ｉ4に含まれる物品群１１に関する情報を濃淡画像Ｉ4に基づいて取得する。このために、対象物情報取得部３ｅは、テンプレートマッチング、エッジ検出等の画像処理を行い、物品群１１に含まれる複数の物品の各々の位置、形状、大きさ、向き等の対象物情報Ｓを取得し、対象物情報Ｓをアーム操作部４に供給する。
【００３６】
アーム操作部４は、ロボット６のアームを操作するためのアーム操作指令Ａを対象物情報Ｓに基づいて作成し、アーム操作指令Ａをロボット６に発する。プロセッサ５は、図示しないロボットコントローラ内に設けられ、図示しない入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器等を備えることによって実現され、ＲＯＭ８に格納された処理プログラムＰに従って各種処理を実行する。ロボット６は、アーム操作指令Ａに応じて、物品群１１に含まれる複数の物品のうちの一つを取り出すようアームを動かす。ＲＡＭ７は、上述したように、画像処理装置３による画像処理中に濃淡画像Ｉ1，Ｉ2，Ｉ2’，Ｉ3，Ｉ4を一時的に格納する。ＲＯＭ８は、上述したように、プロセッサ５が実行する処理プログラムＰを格納する。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。このフローチャートは、ロボット６による物品取り出し動作中に物品群１１中の複数の物品のうちの一つの物品を取り出す度に画像処理装置３によって実行され、ＲＯＭ８に格納された処理プログラムＰによって制御される。
【００３８】
先ず、投影指示部３ａは、ＲＡＭ７に予め格納されている濃淡画像Ｉ1を取り出し、濃淡画像Ｉ1を投影装置１に供給する（ステップＳ１）。次に、投影指示部３ｂは、投影開始信号Ｓ1に応答して、濃淡画像Ｉ1が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する撮像指令Ｃ1を撮像装置２に発する（ステップＳ２）。次に、画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ2を取得し、取得した濃淡画像Ｉ2をＲＡＭ７に格納する（ステップＳ３）。次に、画像作成部３ｄは、投影装置１及び撮像装置２を架台１３に固定する際に予め求めてあった投影装置１から投影される画像の画素と撮像装置２によって撮像される画像の画素との対応関係及び濃淡画像Ｉ2に基づいて、濃淡画像Ｉ3を作成する（ステップＳ４）。次に、投影指示部３ａは、ＲＡＭ７に格納されている濃淡画像Ｉ3を取り出し、濃淡画像Ｉ3を投影装置１に供給する（ステップＳ５）。次に、撮像指示部３ｂは、投影開始信号Ｓ2に応答して、濃淡画像Ｉ3が投影された部品群１１を撮像するよう撮像装置２に指示する撮像指令Ｃ2を撮像装置２に発する（ステップＳ６）。次に、画像取得部３ｃは、撮像指示部３ｂの指示に応じて撮像装置２が撮像した濃淡画像Ｉ4を取得し、取得した濃淡画像Ｉ4をＲＡＭ７に格納する（ステップＳ７）。次に、対象物情報取得部３ｅは、テンプレートマッチング、エッジ検出等の画像処理を行い、物品群１１に含まれる複数の物品の各々の位置、形状、大きさ、向き等の対象物情報Ｓを取得し、対象物情報Ｓをアーム操作部４に供給し（ステップＳ８）、本ルーチンを終了する。
【００３９】
本実施の形態によれば、物品群１１に濃淡画像Ｉ3を投影することによって、物品群１１中の複数の物品は、撮像装置２の撮像面に対する物品の面の傾きに応じて適切な明るさで照明される。このために、濃淡画像Ｉ4に含まれる物品群１１中の複数の物品の明るさは、対象物の向きに応じて変動しなくなる。したがって、濃淡画像Ｉ4にハレーション及び暗い部分が生じなくなり、濃淡画像Ｉ4は、濃淡変化が先鋭化された画像となる。また、濃淡画像Ｉ4は、ダイナミックレンジを広げていないのでコントラストが低下しない。また、２回の濃淡画像の投影及び２回の濃淡画像の撮像を行っているので、従来のように複数種類の露光時間で露光又は撮像する場合に比べて処理時間を短くすることができる。さらに、本実施の形態では、上述したように濃淡変化が先鋭化された濃淡画像Ｉ4を用いるので、物品群１１の検出等を容易に行うことができる。
【００４０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、上記実施の形態において、本発明による画像処理装置をロボットに適用する場合について説明したが、本発明による画像処理装置をロボット以外に適用することもできる。
【００４１】
上記実施の形態において、画像処理装置３及びアーム操作部４をロボットコントローラ内の同一のプロセッサ５で実現する場合について説明したが、画像処理装置３及びアーム操作部４をロボットコントローラ内で別個のプロセッサで実現することもできる。
【００４２】
上記実施の形態において、画像処理装置３をロボットコントローラ内に設ける場合について説明したが、画像処理装置３を投影装置１内又は撮像装置２内に設けることもできる。画像処理装置３を投影装置１内に設けた場合、投影指示部３ａは、投影装置１それ自体に投影指示を行い、画像処理装置３を撮像装置２内に設けた場合、撮像指示部３ｂは、撮像装置２それ自体に撮像指示を行う。
【００４３】
上記実施の形態において、投影装置１がコントローラを有しない場合について説明したが、投影装置１はコントローラを有してもよい。投影装置１がコントローラを有する場合、当該コントローラは、投影指示部３ａによる投影指示に応じた投影動作を行う。
【００４４】
上記実施の形態において、撮像装置２がコントローラを有しない場合について説明したが、撮像装置２はコントローラを有してもよい。撮像装置２がコントローラを有する場合、当該コントローラは、撮像指示部３ｂによる撮像指示に応じた撮像動作を行う。また、投影装置１は、濃淡画像Ｉ1，Ｉ3を一時的に格納するメモリを有してもよく、撮像装置２は、濃淡画像Ｉ2，Ｉ4を一時的に格納するメモリを有してもよい。
【００４５】
上記実施の形態において、白黒の濃淡画像を用いる場合について説明したが、カラー画像の各色の濃淡画像を用いることができる。上記実施の形態において、撮像装置２が濃淡画像を直接取得する場合について説明したが、撮像装置２を白黒カメラ又はカラーカメラによって構成し、白黒カメラ又はカラーカメラが撮像した画像を画像処理装置３によって処理することによって濃淡画像を取得することもできる。
【００４６】
上記実施の形態において、対象物情報取得部３ｅが物品群１１に含まれる複数の物品の各々の位置、形状、大きさ、向き等の対象物情報Ｓを取得し、対象物情報Ｓをアーム操作部４に供給する場合について説明したが、物品群１１に含まれる複数の物品の各々を濃淡画像Ｉ4に基づいて検査する機能を対象物情報取得部３ｅとアーム操作部４のうちのいずれか一方に持たせることもできる。
【００４７】
上記実施の形態において、濃淡画像Ｉ1を部品群１１に投影するよう投影装置１に指示する投影指示部３ａを設け、濃淡画像Ｉ1が投影された部品群１１を撮像するよう投影指示部３ｂが撮像装置２に指示する場合について説明したが、濃淡画像Ｉ1の部品群１１への投影を省略し、部品群１１を撮像するよう投影指示部３ｂが撮像装置２に指示することもできる。
【００４８】
上記実施の形態において、部品群１１が含まれる領域に対応する画素の全てに対して零を超える濃淡値を設定した画像を濃淡画像Ｉ1として用いる場合について説明したが、濃淡画像Ｉ３がＲＡＭ７に格納されている、すなわち、画像作成部３ｃが濃淡画像Ｉ3を前回の対象物情報Ｓの取得時に作成している場合には、濃淡画像Ｉ3を濃淡画像Ｉ1として用いることができる。このように物品群１１に前回作成した濃淡画像Ｉ3を投影することによって、物品群１１中の複数の物品は、撮像装置２の撮像面に対する物品の面の傾きを考慮した明るさで照明される。このために、濃淡画像Ｉ3に含まれる物品群１１中の複数の物品の明るさの対象物の向きに応じた変動を小さくすることができる。したがって、濃淡変化が先鋭化された濃淡画像Ｉ4を得るための処理を簡単にすることができる。
【００４９】
上記実施の形態において、投影装置１及び撮像装置２を架台１３に固定した場合について説明したが、投影装置１及び撮像装置２をロボット６のアームの先端に取り付け、対象物情報Ｓの取得時にロボット６のアームの先端をコンテナ１２の上に配置することもできる。
【００５０】
上記実施の形態において、投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と略同一である場合について説明したが、投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と同一である場合又は投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と同一でない場合も本発明に適用することができる。投影装置１の光軸が撮像装置２の光軸と同一でない場合、濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係を、濃淡画像Ｉ2と濃淡画像Ｉ3との相対的な位置関係に基づいて幾何学的に求めることができる。この場合、中心投影を行うのが好ましいが、アフィン変換等の２次元的な幾何学変換を用いて濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係を表現してもよい。アフィン変換を用いる場合、濃淡画像Ｉ2の画素Ｐaと濃淡画像Ｉ3の画素Ｐbとの関係は、３行３列の行列Ａを用いることによって以下のように表現することができる。
Ｐa＝Ａ×Ｐb
ここで、撮像装置２の光学系による濃淡画像Ｉ3に含まれる物品群１１の歪みが問題になる場合、このような歪みを考慮しながら濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係を求める。
【００５１】
上記実施の形態において、濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係に基づいて縮小した濃淡画像Ｉ2’にフィルタ処理を施すことによって濃淡画像Ｉ3を作成する場合について説明したが、濃淡画像Ｉ1の各画素の明るさを求め、濃淡画像Ｉ2の画素と濃淡画像Ｉ3の画素との対応関係及び濃淡画像Ｉ2の各画素の明るさが所定の明るさより大きいか否かに基づいて濃淡画像Ｉ3の各画素の明るさを決定することによって、濃淡画像Ｉ3を作成することもできる。例えば、濃淡画像Ｉ1の画素ｉの明るさをＦiとし、画素ｉに対応する濃淡画像Ｉ2の画素の明るさをＧiとし、所定の明るさをＧ0とした場合、画素ｉに対応する濃淡画素Ｉ3の明るさＨiは、以下の式によって求めることができる。
Ｈi＝Ｆi×（Ｇ0÷Ｇi）
【符号の説明】
【００５２】
１    投影装置
２    撮像装置
３    画像処理装置
３ａ    投影指示部
３ｂ    撮像指示部
３ｃ    画像取得部
３ｄ    画像作成部
３ｅ    対象物情報取得部
４    アーム操作部
５    プロセッサ
６    ロボット
７    ＲＡＭ
８    ＲＯＭ
１１    部品群
１２    コンテナ
１３    架台
Ａ    アーム操作指令
Ｃ1，Ｃ2    撮像指令
Ｉ1，Ｉ2，Ｉ2’，Ｉ3，Ｉ4    濃淡画像
Ｐ    処理プログラム
Ｒ１，Ｒ２    領域
Ｓ1，Ｓ2    投影開始信号
Ｓ    対象物情報
【図１】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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