JP5971050B2 - Shape measuring apparatus and shape measuring method - Google Patents

Shape measuring apparatus and shape measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP5971050B2
JP5971050B2 JP2012204884A JP2012204884A JP5971050B2 JP 5971050 B2 JP5971050 B2 JP 5971050B2 JP 2012204884 A JP2012204884 A JP 2012204884A JP 2012204884 A JP2012204884 A JP 2012204884A JP 5971050 B2 JP5971050 B2 JP 5971050B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
brightness
spatial code
pattern
patterns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012204884A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014059239A (en
Inventor
高橋 文之
文之 高橋
哲男 肥塚
哲男 肥塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2012204884A priority Critical patent/JP5971050B2/en
Publication of JP2014059239A publication Critical patent/JP2014059239A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5971050B2 publication Critical patent/JP5971050B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

本発明は、形状計測装置及び形状計測方法に関する。   The present invention relates to a shape measuring device and a shape measuring method.

計測対象物の3次元の形状を計測する方法として、位相シフト法と空間コード化法とを併用する方法が知られている。位相シフト法は、周期的に輝度が変化する正弦波縞パターンの位相を所定量ずつずらした複数の位相シフトパターンを計測対象物に投影する。そして、位相シフトパターンが投影された計測対象物を撮像し、撮像した位相シフト画像から画素毎に正弦波縞パターンの位相を求めることで、計測対象物の形状を計測する。   As a method for measuring the three-dimensional shape of a measurement object, a method using both a phase shift method and a spatial encoding method is known. In the phase shift method, a plurality of phase shift patterns obtained by shifting the phase of a sinusoidal fringe pattern whose luminance periodically changes by a predetermined amount are projected onto a measurement object. Then, the shape of the measurement object is measured by imaging the measurement object on which the phase shift pattern is projected and obtaining the phase of the sinusoidal fringe pattern for each pixel from the imaged phase shift image.

しかしながら、正弦波縞パターンの位相は、1周期(例えば−π〜+π)の間の値を示す相対的なものに過ぎず、各点の絶対位相を求めるには、その点の縞次数を特定する処理が必要になる。縞次数とは、一端から他端に向かって数えてn周期目の縞であることを表す値である。   However, the phase of the sine wave fringe pattern is only a relative value indicating a value during one period (for example, −π to + π), and in order to obtain the absolute phase of each point, the fringe order of that point is specified. Processing to do is necessary. The fringe order is a value representing an n-th period fringe counted from one end to the other end.

このような処理の手法として、空間コード化法が用いられる。空間コード化法は、明部と暗部の2値パターンである空間コードパターンを用い、空間を分割するのに必要なビット数分だけ空間コードパターンを計測対象物に投影し、空間コードパターンが投影された計測対象物を撮像する。投影される空間コードパターンの変化に伴って、計測対象物の各点における明暗が変化する。空間コードパターンの明暗の周期と位相シフトパターンの周期とを合わせることで、計測対象物の各点での明暗の変化の態様が特定されると、その点の縞次数を特定することができる。このように、空間コード化法によれば、各点における明暗の変化に基づいて、各点の縞次数を特定することができる。   A spatial coding method is used as a technique for such processing. The spatial coding method uses a spatial code pattern that is a binary pattern of light and dark areas, projects the spatial code pattern onto the measurement object by the number of bits necessary to divide the space, and the spatial code pattern is projected. The measured measurement object is imaged. As the projected spatial code pattern changes, the brightness at each point of the measurement object changes. By combining the light / dark cycle of the spatial code pattern and the cycle of the phase shift pattern, when the mode of change of light / dark at each point of the measurement object is specified, the fringe order at that point can be specified. Thus, according to the spatial coding method, the fringe order of each point can be specified based on the change in brightness at each point.

空間コード化法では、空間コードパターンの明暗を、空間コードパターンが投影された計測対象物を撮像した空間コード画像から画素ごとに判定する。このため、例えば、空間コード画像の画素ごとの輝度から明暗を判定する場合に、空間コードパターンの暗部に当るため輝度が低いのか、計測対象物の反射率が低いため輝度が低いのか等、判定が難しい場合がある。したがって、計測対象物の反射率が計測対象物の各点で異なるような場合に、明暗の判定が不正確になる恐れがあり、計測対象物の形状を正確に計測できない場合がある。そこで、明部と暗部の空間コードパターンの投影及び撮像に加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンも投影及び撮像することで、明暗の判定を正確に行う方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In the spatial coding method, the contrast of a spatial code pattern is determined for each pixel from a spatial code image obtained by imaging a measurement object on which the spatial code pattern is projected. For this reason, for example, when determining brightness / darkness from the luminance of each pixel of the spatial code image, it is determined whether the luminance is low because it hits the dark part of the spatial code pattern, or whether the luminance is low because the reflectance of the measurement object is low May be difficult. Therefore, when the reflectance of the measurement target is different at each point of the measurement target, there is a possibility that the light / dark determination may be inaccurate, and the shape of the measurement target may not be measured accurately. Therefore, in addition to the projection and imaging of the spatial code pattern of the bright part and the dark part, a method for accurately determining the brightness by projecting and imaging the inverted code pattern obtained by inverting the bright part and the dark part is known ( For example, see Patent Document 1).

特開2008−145139号公報JP 2008-145139 A

しかしながら、明部と暗部の空間コードパターンの投影及び撮像に加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンも投影及び撮像する方法では、計測時間が長くなってしまう。本形状計測装置及び形状計測方法では、計測時間を短く抑えることが可能な形状計測装置及び形状計測方法を提供することを目的とする。   However, in addition to projection and imaging of the spatial code pattern of the bright part and the dark part, the method of projecting and imaging the inverted code pattern obtained by inverting the bright part and the dark part increases the measurement time. An object of the present shape measuring apparatus and shape measuring method is to provide a shape measuring apparatus and a shape measuring method capable of keeping the measurement time short.

本明細書に記載の形状計測装置は、輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、暗部と明部の2値パターンであって、前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンと、を別々に計測対象物に投影する投影装置と、前記計測対象物を撮像する撮像装置と、前記複数の位相シフトパターンが投影され且つ前記複数の空間コードパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む基準画像を生成する基準画像生成部と、前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を、前記明部基準画像及び前記暗部基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する判定部と、前記判定部で判定された前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出する算出部と、を備えている。 The shape measuring apparatus described in the present specification is a pattern in which luminance periodically changes, and includes a plurality of phase shift patterns whose phases are shifted from each other, and a binary pattern of a dark part and a bright part, wherein the bright part And a plurality of spatial code patterns having different periods of the dark portion are separately projected onto the measurement object, an imaging device that images the measurement object, and the plurality of phase shift patterns are projected and the plurality A bright reference image generated with a brightness higher than the average brightness in each pixel from a plurality of phase shift images obtained by imaging the measurement object on which the spatial code pattern is not projected, and a brightness lower than the average brightness in each pixel and the dark reference image generated, a reference image generation unit that generates a reference image including a plurality of spatial code pattern is projected and the plurality of phase shift A plurality of spatial code image captured the turn is not projected the measurement object, it is compared with the bright portion reference image and the dark area reference image to determine the brightness of each pixel of the plurality of spatial code image A calculation unit that calculates the shape of the measurement object using the determination unit, the light / dark information of the plurality of spatial code images determined by the determination unit, and the phase information obtained from the plurality of phase shift images And.

本明細書に記載の形状計測方法は、輝度が周期的に変化するパターンであって互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンが投影され且つ明部と暗部の2値パターンであって前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンが投影されていない計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む基準画像を生成するステップと、前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を前記明部基準画像及び前記暗部基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定するステップと、前記明暗を判定するステップで求めた前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相シフト情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出するステップと、を備えている。 The shape measurement method described in the present specification is a pattern in which luminance is periodically changed and a plurality of phase shift patterns whose phases are shifted from each other is projected, and is a binary pattern of a bright part and a dark part. And a bright part reference image generated with a brightness higher than the average brightness in each pixel from a plurality of phase shift images obtained by imaging a measurement object on which a plurality of spatial code patterns having different periods of the dark part are not projected , and each pixel Generating a reference image including a dark part reference image generated at a luminance lower than the average luminance in the measurement object, and the measurement object on which the plurality of spatial code patterns are projected and the plurality of phase shift patterns are not projected the by comparing the plurality of spatial code image the bright portion reference image and the dark area reference image captured, each of the plurality of spatial code image Using the step of determining lightness and darkness in the element, the light and dark information of the plurality of spatial code images obtained in the step of determining light and darkness, and the phase shift information obtained from the plurality of phase shift images, the measurement target Calculating the shape of the object.

本明細書に記載の形状計測装置及び形状計測方法によれば、計測時間を短く抑えることができる。   According to the shape measuring apparatus and the shape measuring method described in this specification, the measurement time can be shortened.

図1は、実施例1に係る形状計測装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating the shape measuring apparatus according to the first embodiment. 図2は、制御部の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the control unit. 図3は、実施例1に係る形状計測装置による形状計測方法を説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining a shape measuring method by the shape measuring apparatus according to the first embodiment. 図4は、位相シフトパターンを示す上面図である。FIG. 4 is a top view showing a phase shift pattern. 図5(a)から図5(d)は、位相シフト画像を示す上面図である。FIG. 5A to FIG. 5D are top views showing phase shift images. 図6(a)は、明部基準画像を示す上面図、図6(b)は、暗部基準画像を示す上面図である。FIG. 6A is a top view showing a bright reference image, and FIG. 6B is a top view showing a dark reference image. 図7は、空間コードパターンを示す上面図である。FIG. 7 is a top view showing a spatial code pattern. 図8(a)から図8(e)は、空間コード画像を示す上面図である。FIG. 8A to FIG. 8E are top views showing spatial code images. 図9(a)から図9(d)は、位相シフト画像の上面図、図9(e)から図9(i)は、空間コード画像の上面図、図9(j)から図9(n)は、反転コードパターンを用いた場合の空間コード画像の上面図である。9 (a) to 9 (d) are top views of the phase shift image, FIGS. 9 (e) to 9 (i) are top views of the spatial code image, and FIGS. 9 (j) to 9 (n). ) Is a top view of a spatial code image when an inverted code pattern is used. 図10は、位相シフト画像のある画素における輝度を表した模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing luminance in a pixel having a phase shift image. 図11は、位相シフトパターンのある位置における輝度を表した模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing luminance at a position where the phase shift pattern exists. 図12(a)は、最大輝度及び最小輝度が位置によって異なる位相シフトパターンの上面図、図12(b)は、その場合の空間コードパターンの上面図である。FIG. 12A is a top view of a phase shift pattern in which the maximum brightness and the minimum brightness differ depending on the position, and FIG. 12B is a top view of the spatial code pattern in that case.

以下、図面を参照し実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図1は、実施例1に係る形状計測装置を示すブロック図である。図1のように、実施例1の形状計測装置100は、投影装置10と、撮像装置20と、コンピュータ30と、を備えている。投影装置10は、例えばプロジェクタであり、計測対象物50に対して、コンピュータ30によって生成された位相シフトパターン及び空間コードパターンを投影する。撮像装置20は、例えばカメラであり、位相シフトパターン及び空間コードパターンが投影された計測対象物50を撮像する。撮像装置20は、投影装置10の投影方向と異なる方向から計測対象物50を撮像する。コンピュータ30は、CPU(Central Processing Unit)を含む制御部32と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含む記憶部34と、を備えている。コンピュータ30には、キーボード及び/又はマウスを含む入力部36と、液晶ディスプレイを含む表示部38と、が接続されている。制御部32は、コンピュータ30を制御すると共に、投影装置10及び撮像装置20を制御する。記憶部34は、制御部32の動作を制御する制御プログラム及び撮像装置20によって撮像された画像データ等を記憶する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the shape measuring apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the shape measurement apparatus 100 according to the first embodiment includes a projection apparatus 10, an imaging apparatus 20, and a computer 30. The projection device 10 is, for example, a projector, and projects the phase shift pattern and the spatial code pattern generated by the computer 30 onto the measurement object 50. The imaging device 20 is a camera, for example, and images the measurement object 50 on which the phase shift pattern and the spatial code pattern are projected. The imaging device 20 images the measurement object 50 from a direction different from the projection direction of the projection device 10. The computer 30 includes a control unit 32 including a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit 34 including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). An input unit 36 including a keyboard and / or mouse and a display unit 38 including a liquid crystal display are connected to the computer 30. The control unit 32 controls the computer 30 and the projection device 10 and the imaging device 20. The storage unit 34 stores a control program for controlling the operation of the control unit 32, image data captured by the imaging device 20, and the like.

図2は、コンピュータ30の制御部32において、CPU等のハードウエアとROM等に記憶されたソフトウエアとの協働によって実現される機能を示すブロック図である。図2のように、制御部32は、パターン生成部40、基準画像生成部42、判定部44、及び算出部46を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating functions realized by the cooperation of hardware such as a CPU and software stored in a ROM or the like in the control unit 32 of the computer 30. As illustrated in FIG. 2, the control unit 32 includes a pattern generation unit 40, a reference image generation unit 42, a determination unit 44, and a calculation unit 46.

パターン生成部40は、輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンを生成する。位相シフトパターンは、位相シフト法で用いられる投影パターンである。パターン生成部40は、例えば、入力部36から入力されたデータに基づいて、下記の数1に示すパターンデータPを作成することで正弦波縞パターンである位相シフトパターンを生成する。数1において、aは位相シフト法のデータであることを示す識別子、nはパターン番号、α及びβは投影する正弦波の振幅と強度を制御する変数、λは正弦波の波長、(X、Y)はパターンの座標である。なお、実施例1では、4枚の位相シフトパターンを生成する場合(つまり、n=1〜4の場合)を想定している。

Figure 0005971050
The pattern generation unit 40 generates a plurality of phase shift patterns that are periodically changing in luminance and are out of phase with each other. The phase shift pattern is a projection pattern used in the phase shift method. The pattern generation unit 40 generates a phase shift pattern that is a sinusoidal fringe pattern, for example, by creating pattern data P shown in the following equation 1 based on data input from the input unit 36. In Equation 1, a is an identifier indicating that it is data of the phase shift method, n is a pattern number, α and β are variables that control the amplitude and intensity of the projected sine wave, λ is the wavelength of the sine wave, and (X, Y) is the coordinates of the pattern. In the first embodiment, it is assumed that four phase shift patterns are generated (that is, n = 1 to 4).
Figure 0005971050

また、パターン生成部40は、明部と暗部の2値パターンであって、明部と暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンを生成する。空間コードパターンは、空間コード化法で用いられる投影パターンである。パターン生成部40は、例えば、入力部36から入力されたデータに基づいて、下記の数2に示すパターンデータPを作成することで空間コードパターンを生成する。なお、パターン生成部40は、2値パターンとしてグレイコードパターンを生成する場合でもよい。数2において、cは空間コード化法のデータであることを示す識別子、nはパターン番号、&はビット毎の論理的ANDをとるビット演算子、INT()は小数点以下を切り捨てる関数、α及びβは数1を作成する際に使用したのと同じ値、λは数1の正弦波の波長、(X、Y)はパターンの座標である。なお、実施例1では、空間を最大32分割する5ビットの場合(つまり、n=1〜5の場合)を想定している。

Figure 0005971050
Further, the pattern generation unit 40 generates a plurality of spatial code patterns that are binary patterns of bright portions and dark portions and have different periods of the bright portions and the dark portions. The spatial code pattern is a projection pattern used in the spatial coding method. The pattern generation unit 40 generates a spatial code pattern by creating pattern data P shown in the following equation 2 based on data input from the input unit 36, for example. Note that the pattern generation unit 40 may generate a gray code pattern as a binary pattern. In Equation 2, c is an identifier indicating that the data is spatial coding data, n is a pattern number, & is a bit operator that performs a logical AND for each bit, INT () is a function that truncates the decimal point, α and β is the same value that was used when creating Equation 1, λ is the wavelength of the sine wave of Equation 1, and (X, Y) are the coordinates of the pattern. In the first embodiment, a case of 5 bits that divides the space into 32 at maximum (that is, n = 1 to 5) is assumed.
Figure 0005971050

数1及び数2によって位相シフトパターン及び空間コードパターンを生成することで、位相シフトパターンの最大輝度と空間コードパターンの明部の輝度とを位置毎に同じにできる。また、位相シフトパターンの最小輝度と空間コードパターンの暗部の輝度とを位置毎に同じにできる。   By generating the phase shift pattern and the spatial code pattern according to Equations 1 and 2, the maximum luminance of the phase shift pattern and the luminance of the bright portion of the spatial code pattern can be made the same for each position. Further, the minimum luminance of the phase shift pattern and the luminance of the dark portion of the spatial code pattern can be made the same for each position.

基準画像生成部42は、複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物50を撮像して得られた複数の位相シフト画像から基準画像を生成する。基準画像の具体的な生成方法として、例えば以下の方法がある。数1の4枚の位相シフトパターンを投影装置10によって計測対象物50に投影し、位相シフトパターンが投影された計測対象物50を撮像装置20で撮像することで、4枚の位相シフト画像を得る。この位相シフト画像の輝度Iは下記の数3で表される。数3において、aは位相シフト法のデータであることを示す識別子、nはパターン番号、θは形状情報に比例した位相値、(x、y)は位相シフト画像における座標である。

Figure 0005971050
The reference image generation unit 42 generates a reference image from a plurality of phase shift images obtained by imaging the measurement object 50 onto which a plurality of phase shift patterns are projected. As a specific method for generating the reference image, for example, there are the following methods. The four phase shift patterns of Formula 1 are projected onto the measurement object 50 by the projection device 10, and the measurement target object 50 on which the phase shift pattern is projected is imaged by the imaging device 20, whereby four phase shift images are obtained. obtain. The luminance I of this phase shift image is expressed by the following formula 3. In Equation 3, a is an identifier indicating that it is data of the phase shift method, n is a pattern number, θ is a phase value proportional to shape information, and (x, y) is a coordinate in the phase shift image.
Figure 0005971050

数3における4枚の位相シフト画像から各画素における最大輝度及び最小輝度を算出する。まず、数3におけるA(x、y)及びB(x、y)を下記の数4及び数5から算出する。

Figure 0005971050
Figure 0005971050
次に、各画素における最小輝度を下記の数6、最大輝度を下記の数7によって算出する。これにより、各画素における最小輝度を算出した暗部基準画像と各画素における最大輝度を算出した明部基準画像とを、基準画像として生成することができる。数6及び数7において、bは位相シフト画像から最大輝度及び最小輝度を算出したデータであることを示す識別子である。
Figure 0005971050
Figure 0005971050
The maximum luminance and the minimum luminance in each pixel are calculated from the four phase shift images in Equation 3. First, A (x, y) and B (x, y) in Equation 3 are calculated from Equation 4 and Equation 5 below.
Figure 0005971050
Figure 0005971050
Next, the minimum luminance in each pixel is calculated by the following equation 6 and the maximum luminance is calculated by the following equation 7. Accordingly, it is possible to generate a dark part reference image in which the minimum luminance in each pixel is calculated and a bright part reference image in which the maximum luminance in each pixel is calculated as a reference image. In Equations 6 and 7, b is an identifier indicating that it is data obtained by calculating the maximum luminance and the minimum luminance from the phase shift image.
Figure 0005971050
Figure 0005971050

判定部44は、複数の空間コードパターンが投影された計測対象物50を撮像して得られた複数の空間コード画像を基準画像と比較することで、複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する。判定部44は、例えば、下記の数8に基づいて、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。数8において、I(パターン番号のnは省略)は、空間コード画像の各画素における輝度である。

Figure 0005971050
The determination unit 44 compares the plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object 50 onto which the plurality of spatial code patterns are projected with a reference image, thereby determining the brightness of each pixel of the plurality of spatial code images. judge. For example, the determination unit 44 determines the brightness of each pixel of the spatial code image based on the following Equation 8. In Equation 8, I c (n of the pattern number is omitted) is the luminance at each pixel of the spatial code image.
Figure 0005971050

算出部46は、複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、各画素の明暗を判定することで得られた複数の空間コード画像の明暗情報とを用い、計測対象物50の各点の高さを求めることで、計測対象物50の形状を算出する。計測対象物50の形状を算出する方法は、周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   The calculation unit 46 uses the phase information obtained from the plurality of phase shift images and the brightness information of the plurality of spatial code images obtained by determining the brightness of each pixel, and calculates the height of each point of the measurement object 50. By calculating the height, the shape of the measurement object 50 is calculated. Since the method for calculating the shape of the measurement object 50 is a well-known technique, detailed description thereof is omitted here.

図3は、実施例1に係る形状計測装置による形状計測方法を説明するフローチャートである。図3のように、コンピュータ30の制御部32は、位相シフトパターンを生成する(ステップS10)。例えば、制御部32は、入力部36から入力されたデータに基づいて上記数1のパターンデータを作成することで、4枚の位相シフトパターンを生成する。図4は、位相シフトパターンを示す上面図である。なお、図4においては、4枚の位相シフトパターンのうちの2枚の位相シフトパターンを図示し、残りは図示を省略している。4枚の位相シフトパターンは、輝度が周期的に変化するパターンであり、位相が互いにπ/2ずつずれている。   FIG. 3 is a flowchart for explaining a shape measuring method by the shape measuring apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the control unit 32 of the computer 30 generates a phase shift pattern (step S10). For example, the control unit 32 generates the four phase shift patterns by creating the above-described pattern data 1 based on the data input from the input unit 36. FIG. 4 is a top view showing a phase shift pattern. In FIG. 4, two phase shift patterns out of the four phase shift patterns are shown, and the rest are omitted. The four phase shift patterns are patterns in which the luminance changes periodically, and the phases are shifted from each other by π / 2.

次いで、制御部32は、ステップS10で生成した位相シフトパターンのパターンデータを投影装置10に転送して、投影装置10から位相シフトパターンを計測対象物50に投影する(ステップS12)。次いで、制御部32は、位相シフトパターンが投影された計測対象物50を撮像装置20で撮像して、位相シフト画像を取得する(ステップS14)。図5(a)から図5(d)は、位相シフト画像を示す上面図である。制御部32は、取得した位相シフト画像の画像データを記憶部34に記憶させる。   Next, the control unit 32 transfers the phase shift pattern pattern data generated in step S10 to the projection apparatus 10, and projects the phase shift pattern from the projection apparatus 10 onto the measurement object 50 (step S12). Next, the control unit 32 captures an image of the measurement object 50 onto which the phase shift pattern is projected by the imaging device 20, and acquires a phase shift image (step S14). FIG. 5A to FIG. 5D are top views showing phase shift images. The control unit 32 causes the storage unit 34 to store the acquired image data of the phase shift image.

次いで、制御部32は、取得した位相シフト画像から基準画像を生成する(ステップS16)。例えば、制御部32は、上記数3から数7を用い、基準画像として、各画素における最大輝度を算出した明部基準画像と、各画素における最小輝度を算出した暗部基準画像と、を生成する。図6(a)は、明部基準画像を示す上面図、図6(b)は、暗部基準画像を示す上面図である。制御部32は、生成した基準画像の画像データを記憶部34に記憶させる。   Next, the control unit 32 generates a reference image from the acquired phase shift image (step S16). For example, the control unit 32 uses Equations 3 to 7 above, and generates, as the reference image, a bright reference image in which the maximum luminance in each pixel is calculated and a dark reference image in which the minimum luminance in each pixel is calculated. . FIG. 6A is a top view showing a bright reference image, and FIG. 6B is a top view showing a dark reference image. The control unit 32 stores the generated image data of the reference image in the storage unit 34.

次いで、制御部32は、空間コードパターンを生成する(ステップS18)。例えば、制御部32は、入力部36から入力されたデータに基づいて上記数2のパターンデータを作成することで、5枚の空間コードパターンを生成する。図7は、空間コードパターンを示す上面図である。なお、図7においては、5枚の空間コードパターンのうちの2枚の空間コードパターンを図示し、残りは図示を省略している。5枚の空間コードパターンは、明部と暗部とからなる2値パターンであって、明部及び暗部の輝度が位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じであり、明暗の周期が互いに異なっている。   Next, the control unit 32 generates a spatial code pattern (step S18). For example, the control unit 32 generates the five spatial code patterns by creating the pattern data of Formula 2 based on the data input from the input unit 36. FIG. 7 is a top view showing a spatial code pattern. In FIG. 7, two of the five spatial code patterns are illustrated, and the rest are not illustrated. The five spatial code patterns are binary patterns composed of a bright part and a dark part, and the brightness of the bright part and the dark part is the same as the maximum brightness and the minimum brightness of the phase shift pattern for each position, and the light / dark cycle is They are different from each other.

次いで、制御部32は、ステップS18で生成した空間コードパターンのパターンデータを投影装置10に転送して、投影装置10から空間コードパターンを計測対象物50に投影する(ステップS20)。次いで、制御部32は、空間コードパターンが投影された計測対象物50を撮像装置20で撮像して、空間コード画像を取得する(ステップS22)。図8(a)から図8(e)は、空間コード画像を示す上面図である。制御部32は、取得した空間コード画像の画像データを記憶部34に記憶させる。   Next, the control unit 32 transfers the pattern data of the spatial code pattern generated in step S18 to the projection apparatus 10, and projects the spatial code pattern from the projection apparatus 10 onto the measurement object 50 (step S20). Next, the control unit 32 captures an image of the measurement object 50 onto which the spatial code pattern is projected with the imaging device 20, and acquires a spatial code image (step S22). FIG. 8A to FIG. 8E are top views showing spatial code images. The control unit 32 causes the storage unit 34 to store the acquired image data of the spatial code image.

次いで、制御部32は、空間コード画像を基準画像と比較して、空間コード画像の各画素における明暗を判定する(ステップS24)。例えば、制御部32は、上記数8を用いて、空間コード画像と明部基準画像及び暗部基準画像とを画素毎に比較することで、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。これにより、空間コード画像の明暗情報が得られ、縞次数を特定することができる。   Next, the control unit 32 compares the spatial code image with the reference image, and determines the brightness at each pixel of the spatial code image (step S24). For example, the control unit 32 compares the spatial code image, the bright part reference image, and the dark part reference image for each pixel by using the above formula 8, and determines the brightness at each pixel of the spatial code image. Thereby, the light / dark information of the spatial code image is obtained, and the fringe order can be specified.

次いで、制御部32は、複数の位相シフト画像から求めた位相情報(θ(x、y)と複数の空間コード画像の明暗情報(縞次数)とから、計測対象物50の各点の高さを求め、計測対象物50の形状を算出する(ステップS26)。計測対象物50の形状を算出する方法は、周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Next, the control unit 32 determines the height of each point of the measurement object 50 from the phase information (θ (x, y)) obtained from the plurality of phase shift images and the light / dark information (stripe order) of the plurality of spatial code images. And calculates the shape of the measurement object 50 (step S26) Since the method for calculating the shape of the measurement object 50 is a well-known technique, detailed description thereof is omitted here.

以上説明してきたように、実施例1によれば、複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物50を撮像した複数の位相シフト画像から基準画像を生成する。複数の空間コードパターンが投影された計測対象物50を撮像した複数の空間コード画像を基準画像と比較することで、複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する。そして、各画素における明暗を判定することで得られた複数の空間コード画像の明暗情報と、複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、計測対象物50の形状を算出する。このように、実施例1では、空間コード画像の明暗の判定を、複数の位相シフト画像から生成した基準画像と比較することで行っている。このため、明部と暗部の空間コードパターンに加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンを用いて、空間コード画像の明暗の判定を行う場合に比べて、投影及び撮像回数を少なくでき、計測時間を短く抑えることができる。   As described above, according to the first embodiment, the reference image is generated from the plurality of phase shift images obtained by capturing the measurement object 50 on which the plurality of phase shift patterns are projected. By comparing a plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object 50 onto which a plurality of spatial code patterns are projected with a reference image, light and darkness in each pixel of the plurality of spatial code images is determined. Then, the shape of the measurement object 50 is calculated using the light / dark information of the plurality of spatial code images obtained by determining the light / dark of each pixel and the phase information obtained from the plurality of phase shift images. As described above, in the first embodiment, the light / dark determination of the spatial code image is performed by comparing with the reference image generated from the plurality of phase shift images. For this reason, the number of times of projection and imaging can be reduced as compared with the case where the bright / dark judgment of the spatial code image is performed using the inverted code pattern obtained by inverting the bright part and the dark part in addition to the spatial code pattern of the bright part and the dark part. Measurement time can be kept short.

例えば、4枚の位相シフトパターンと5枚の空間コードパターンとを用いる場合において、反転コードパターンを用いると、図9(a)から図9(n)のように、撮像回数が14回となってしまう。なお、図9(a)から図9(d)は、位相シフト画像の上面図、図9(e)から図9(i)は、空間コード画像の上面図、図9(j)から図9(n)は、反転コードパターンを用いた場合の空間コード画像の上面図である。しかしながら、実施例1では、図5(a)から図5(d)及び図8(a)から図8(e)のように、撮像回数を9回に抑えることができるため、計測時間を短く抑えることができる。   For example, in the case of using four phase shift patterns and five spatial code patterns, if the inverted code pattern is used, the number of times of imaging is 14 as shown in FIGS. 9A to 9N. End up. 9A to 9D are top views of the phase shift image, FIGS. 9E to 9I are top views of the spatial code image, and FIGS. 9J to 9 (N) is a top view of a spatial code image when an inverted code pattern is used. However, in the first embodiment, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIGS. 8 (a) to 8 (e), the number of imaging can be reduced to 9, so that the measurement time is shortened. Can be suppressed.

また、実施例1によれば、空間コードパターンの明部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度と同じであり、暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最小輝度と同じである。基準画像は、複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度を算出することで生成された明部基準画像と、各画素における最小輝度を算出することで生成された暗部基準画像と、を含む。そして、上記の数8のように、空間コード画像の各画素における輝度が、明部基準画像及び暗部基準画像のどちらの輝度に近いかにより、空間コード画像の各画素における明暗を判定している。このようなことから、空間コード画像の各画素における明暗の判定を正確に行うことができる。   Further, according to the first embodiment, the brightness of the bright part of the spatial code pattern is the same as the maximum brightness of the phase shift pattern for each position, and the brightness of the dark part is the same as the minimum brightness of the phase shift pattern for each position. is there. The reference image includes, from a plurality of phase shift images, a bright reference image generated by calculating the maximum luminance at each pixel, and a dark reference image generated by calculating the minimum luminance at each pixel. . Then, as shown in the above equation 8, the brightness of each pixel of the spatial code image is determined based on whether the luminance of each pixel of the spatial code image is closer to the brightness of the bright reference image or the dark reference image. . For this reason, it is possible to accurately determine the brightness and darkness of each pixel of the spatial code image.

実施例1では、基準画像として、明部基準画像と暗部基準画像との2枚の基準画像を生成する場合を例に示したが、これに限られる訳ではない。例えば、複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度画像を生成し、これを基準画像としてもよい。基準画像に平均輝度画像を用いる場合の具体例を以下に説明する。まず、図3のステップS10からS14を、実施例1と同じ方法で実行する。そして、図3のステップS16において、例えば下記の数9を用いて、複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度Iを算出した平均輝度画像を生成して、これを基準画像とする。

Figure 0005971050
図3のステップS18において、例えば下記の数10を用いて、明部の輝度が、複数の位相シフトパターンにおける平均輝度より高く、暗部の輝度が、前記平均輝度より低い、空間コードパターンを生成する。なお、数10において、γ(X、Y)は、0<γ(X、Y)≦α(X、Y)を満たす値である。
Figure 0005971050
その後、図3のステップS20とS22を、実施例1と同じ方法で実行する。そして、図3のステップS24において、例えば下記数11を用いて、空間コード画像と平均輝度画像との輝度差を画素毎に計算することで、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。
Figure 0005971050
In the first embodiment, the case where two reference images, ie, a bright reference image and a dark reference image, are generated as reference images. However, the present invention is not limited to this. For example, an average luminance image at each pixel may be generated from a plurality of phase shift images and used as a reference image. A specific example in the case where an average luminance image is used as the reference image will be described below. First, steps S10 to S14 in FIG. 3 are executed in the same manner as in the first embodiment. Then, in step S16 of FIG. 3, for example by using the number 9 below, from a plurality of phase-shifted images, and generates an average luminance image to calculate the average luminance I b at each pixel, and this is referred to as reference images.
Figure 0005971050
In step S18 of FIG. 3, for example, using the following Equation 10, a spatial code pattern is generated in which the brightness of the bright part is higher than the average brightness in the plurality of phase shift patterns and the brightness of the dark part is lower than the average brightness. . In Equation 10, γ (X, Y) is a value that satisfies 0 <γ (X, Y) ≦ α (X, Y).
Figure 0005971050
Thereafter, steps S20 and S22 of FIG. 3 are executed in the same manner as in the first embodiment. In step S24 of FIG. 3, the brightness difference between each pixel of the spatial code image is determined by calculating the luminance difference between the spatial code image and the average luminance image for each pixel using, for example, Equation 11 below.
Figure 0005971050

また、基準画像として、明部基準画像と暗部基準画像の2枚の基準画像を用いる場合であっても、実施例1の場合に限られる訳ではない。図10は、位相シフト画像のある画素における輝度を表した模式図である。図10の横軸は位相であり、縦軸は輝度である。図10のように、位相シフト画像のある画素における輝度は、最大輝度と最小輝度を有する正弦波で表せる。実施例1では、基準画像は、複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度によって生成された明部基準画像と、最小輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む場合を説明した。しかしながら、これに限られる訳ではない。基準画像は、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む場合でもよい。例えば、基準画像は、各画素において平均輝度より高く且つ最大輝度以下の輝度で生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低く且つ最小輝度以上の輝度で生成された暗部基準画像と、を含む場合でもよい。   Further, even when two reference images, a bright reference image and a dark reference image, are used as the reference image, the case is not limited to the case of the first embodiment. FIG. 10 is a schematic diagram showing luminance in a pixel having a phase shift image. The horizontal axis in FIG. 10 is the phase, and the vertical axis is the luminance. As shown in FIG. 10, the luminance of a pixel having a phase shift image can be represented by a sine wave having the maximum luminance and the minimum luminance. In the first embodiment, a case has been described in which the reference image includes a bright part reference image generated with the maximum luminance in each pixel and a dark part reference image generated with the minimum luminance from a plurality of phase shift images. However, the present invention is not limited to this. The reference image may include a bright portion reference image generated with a luminance higher than the average luminance in each pixel and a dark portion reference image generated with a luminance lower than the average luminance in each pixel. For example, the reference image includes a bright part reference image generated at a luminance higher than the average luminance and lower than the maximum luminance at each pixel, and a dark portion reference image generated at a luminance lower than the average luminance and higher than the minimum luminance at each pixel. , May be included.

図11は、位相シフトパターンのある位置における輝度を表した模式図である。図11の横軸は位相であり、縦軸は輝度である。実施例1では、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度が、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じ場合を説明したが、これに限られる訳ではない。図11のように、空間コードパターンの明部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの平均輝度より高く、暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの平均輝度より低い場合でもよい。なお、図11のX3及びX4と図10のX1及びX2との間には、下記の数12の関係がある。

Figure 0005971050
FIG. 11 is a schematic diagram showing luminance at a position where the phase shift pattern exists. The horizontal axis in FIG. 11 is the phase, and the vertical axis is the luminance. In the first embodiment, the case where the brightness of the bright part and the dark part of the spatial code pattern is the same as the maximum brightness and the minimum brightness of the phase shift pattern for each position has been described. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 11, the brightness of the bright part of the spatial code pattern may be higher than the average brightness of the phase shift pattern for each position, and the brightness of the dark part may be lower than the average brightness of the phase shift pattern for each position. It should be noted that there is a relationship of the following Expression 12 between X3 and X4 in FIG. 11 and X1 and X2 in FIG.
Figure 0005971050

実施例1では、位相シフトパターン内で最大輝度及び最小輝度が一定で、空間コードパターン内で明部及び暗部の輝度が一定である場合を説明した。すなわち、上記の数1及び数2において、α及びβの値が一定である場合を説明した。しかしながら、この場合に限られず、位相シフトパターン内で最大輝度及び最小輝度が変化し、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度を位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じにしてもよい。すなわち、上記の数1において、位相シフトパターン内でα及びβの値を変化させ、上記の数2において、位置毎に数1に用いたα及びβと同じ値を用いてもよい。   In the first embodiment, the case where the maximum brightness and the minimum brightness are constant in the phase shift pattern and the brightness of the bright part and the dark part is constant in the spatial code pattern has been described. That is, the case where the values of α and β are constant in the above formulas 1 and 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the maximum luminance and the minimum luminance change in the phase shift pattern, and the luminance of the bright part and the dark part of the spatial code pattern is made the same as the maximum luminance and the minimum luminance of the phase shift pattern for each position. Good. That is, in the above equation 1, the values of α and β may be changed in the phase shift pattern, and in the above equation 2, the same values as α and β used in equation 1 may be used for each position.

図12(a)は、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化する位相シフトパターンの上面図、図12(b)は、その場合の空間コードパターンの上面図である。図12(a)のように、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化し、位相シフトパターンの左半分は右半分に比べて、最大輝度及び最小輝度が高くなっている。この場合、図12(b)のように、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じになっている。   12A is a top view of a phase shift pattern in which the maximum brightness and the minimum brightness change depending on the position, and FIG. 12B is a top view of the spatial code pattern in that case. As shown in FIG. 12A, the maximum luminance and the minimum luminance change depending on the position, and the maximum luminance and the minimum luminance are higher in the left half of the phase shift pattern than in the right half. In this case, as shown in FIG. 12B, the brightness of the bright part and the dark part of the spatial code pattern is the same as the maximum brightness and the minimum brightness of the phase shift pattern for each position.

ここで、図12(a)及び図12(b)のようなパターンを用いることの利点を説明する。例えば、計測対象物の各点で反射率が異なる場合がある。この場合に、図4のような最大輝度及び最小輝度がパターン内で一定の位相シフトパターンを用いると、計測対象物の各点の反射率によって、位相シフト画像のある画素における輝度が高すぎたり又は低すぎたりする場合がある。同様に、図7のような明部及び暗部の輝度がパターン内で一定の空間コードパターンを用いると、空間コード画像のある画素における輝度が高すぎたり又は低すぎたりする場合がある。   Here, advantages of using the patterns as shown in FIGS. 12A and 12B will be described. For example, the reflectance may be different at each point of the measurement object. In this case, if a phase shift pattern in which the maximum luminance and the minimum luminance are constant in the pattern as shown in FIG. 4 is used, the luminance at a pixel in the phase shift image is too high due to the reflectance of each point of the measurement object. Or it may be too low. Similarly, when a spatial code pattern in which the brightness of the bright part and the dark part is constant in the pattern as shown in FIG. 7 is used, the brightness of a pixel of the spatial code image may be too high or too low.

一方、例えば、計測対象物の反射率が左半分で低く、右半分で高い場合に、図12(a)のような位相シフトパターンを用いると、位相シフト画像の最大輝度及び最小輝度を画像内で所望の大きさに合わせることができる。同様に、図12(b)のような空間コードパターンを用いると、空間コード画像の明部及び暗部の輝度を画像内で所望の大きさに合わせることができる。このようなことから、計測対象物の反射率が各点で異なるような場合には、計測対象物の各点での反射率に応じて、位相シフトパターンは、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化する場合が好ましい。また、空間コードパタンも、位置によって明部及び暗部の輝度が変化する場合が好ましい。   On the other hand, for example, when the reflectance of the measurement object is low in the left half and high in the right half, if the phase shift pattern as shown in FIG. Can be adjusted to the desired size. Similarly, when the spatial code pattern as shown in FIG. 12B is used, the brightness of the bright and dark portions of the spatial code image can be adjusted to a desired size in the image. Therefore, when the reflectance of the measurement object is different at each point, the phase shift pattern has the maximum luminance and the minimum luminance depending on the position according to the reflectance at each point of the measurement object. It is preferable to change. In addition, the spatial code pattern is also preferably a case where the brightness of the bright part and the dark part changes depending on the position.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.

10 投影装置
20 撮像装置
30 コンピュータ
32 制御部
34 記憶部
36 入力部
38 表示部
40 パターン生成部
42 基準画像生成部
44 判定部
46 算出部
50 計測対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projection apparatus 20 Imaging apparatus 30 Computer 32 Control part 34 Storage part 36 Input part 38 Display part 40 Pattern generation part 42 Reference | standard image generation part 44 Judgment part 46 Calculation part 50 Measurement object

Claims (9)

輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、暗部と明部の2値パターンであって、前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンと、を別々に計測対象物に投影する投影装置と、
前記計測対象物を撮像する撮像装置と、
前記複数の位相シフトパターンが投影され且つ前記複数の空間コードパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む基準画像を生成する基準画像生成部と、
前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を、前記明部基準画像及び前記暗部基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する判定部と、
前記判定部で判定された前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出する算出部と、を備えることを特徴とする形状計測装置。
A plurality of phase shift patterns whose luminance changes periodically, a plurality of phase shift patterns whose phases are shifted from each other, and a binary pattern of dark portions and bright portions, and a plurality of spatial codes having different periods of the bright portions and the dark portions A projection device that projects the pattern onto the measurement object separately ;
An imaging device for imaging the measurement object;
Bright part reference generated from the plurality of phase shift images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of phase shift patterns are projected and the plurality of spatial code patterns are not projected with a luminance higher than the average luminance in each pixel. A reference image generation unit that generates a reference image including an image and a dark part reference image generated with a luminance lower than the average luminance in each pixel;
By comparing a plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of spatial code patterns are projected and the plurality of phase shift patterns are not projected with the bright part reference image and the dark part reference image. a determination unit for determining the brightness of each pixel of the plurality of spatial code image,
A calculation unit that calculates the shape of the measurement object using brightness information of the plurality of spatial code images determined by the determination unit and phase information obtained from the plurality of phase shift images. A shape measuring apparatus characterized by that.
前記空間コードパターンの前記明部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの平均輝度より高く、前記空間コードパターンの前記暗部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの平均輝度より低いことを特徴とする請求項記載の形状計測装置。 The brightness of the bright part of the spatial code pattern is higher than the average brightness of the phase shift pattern for each position, and the brightness of the dark part of the spatial code pattern is lower than the average brightness of the phase shift pattern for each position. shape measuring apparatus according to claim 1, wherein. 前記基準画像生成部は、前記複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度によって生成された前記明部基準画像と、各画素における最小輝度によって生成された前記暗部基準画像と、を含む前記基準画像を生成することを特徴とする請求項1または2記載の形状計測装置。 The reference to the reference image generating unit, including a plurality of phase-shifted images, and the bright area reference image generated by the maximum luminance of each pixel, and a said dark portion reference image generated by the minimum brightness in each pixel shape measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the generating an image. 前記空間コードパターンの前記明部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの最大輝度と同じであり、前記空間コードパターンの前記暗部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの最小輝度と同じであることを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の形状計測装置。 The brightness of the bright part of the spatial code pattern is the same as the maximum brightness of the phase shift pattern for each position, and the brightness of the dark part of the spatial code pattern is the same as the minimum brightness of the phase shift pattern for each position. shape measurement apparatus of any one of claims 1, wherein 3 that this is. 前記判定部は、前記複数の空間コード画像の各画素における輝度が前記明部基準画像及び前記暗部基準画像のどちらの輝度に近いかによって、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の形状計測装置。The determination unit determines light and darkness in each pixel of the plurality of spatial code images depending on whether the luminance of each pixel of the plurality of spatial code images is closer to the luminance of the bright part reference image or the dark part reference image. The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein 輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、暗部と明部の2値パターンであって、前記明部と前記暗部の周期が異なり、前記明部の輝度は位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より高く、前記暗部の輝度は位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より低い複数の空間コードパターンと、を別々に計測対象物に投影する投影装置と
前記計測対象物を撮像する撮像装置と、
前記複数の位相シフトパターンが投影され且つ前記複数の空間コードパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度によって生成された平均輝度画像を基準画像として生成する基準画像生成部と、
前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を、前記平均輝度画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する判定部と、
前記判定部で判定された前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出する算出部と、を備えることを特徴とする形状計測装置。
A pattern in which the luminance periodically changes, a plurality of phase shift patterns whose phases are shifted from each other, and a binary pattern of a dark part and a bright part, wherein the periods of the bright part and the dark part are different, and the bright part A plurality of spatial code patterns that are higher than the average luminance of the plurality of phase shift patterns for each position and the luminance of the dark portion is lower than the average luminance of the plurality of phase shift patterns for each position . A projection device for projecting onto
An imaging device for imaging the measurement object;
An average luminance image generated by average luminance at each pixel from a plurality of phase shift images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of phase shift patterns are projected and the plurality of spatial code patterns are not projected. A reference image generation unit to generate as
By comparing the plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of spatial code patterns are projected and the plurality of phase shift patterns are not projected with the average luminance image, the plurality of spatial codes A determination unit for determining brightness and darkness in each pixel of the image;
A calculation unit that calculates the shape of the measurement object using brightness information of the plurality of spatial code images determined by the determination unit and phase information obtained from the plurality of phase shift images. A shape measuring apparatus characterized by that.
前記位相シフトパターンは、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化することを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の形状計測装置。 Wherein the phase shift pattern, shape measurement apparatus of any one of claims 1 to maximum brightness and minimum brightness, characterized in that varies with position 6. 輝度が周期的に変化するパターンであって互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンが投影され且つ明部と暗部の2値パターンであって前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンが投影されていない計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む基準画像を生成するステップと、
前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を前記明部基準画像及び前記暗部基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定するステップと、
前記明暗を判定するステップで求めた前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相シフト情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出するステップと、を備えることを特徴とする形状計測方法。
A plurality of spatial codes in which a plurality of phase shift patterns whose phases are shifted from each other and whose phases are shifted from each other are projected, and which are binary patterns of a bright part and a dark part and having different periods of the bright part and the dark part A bright part reference image generated with a brightness higher than the average brightness in each pixel, and a dark part generated with a brightness lower than the average brightness in each pixel, from a plurality of phase shift images obtained by imaging a measurement object on which no pattern is projected Generating a reference image including a reference image;
By comparing a plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of spatial code patterns are projected and the plurality of phase shift patterns are not projected, with the bright part reference image and the dark part reference image , Determining light and dark at each pixel of the plurality of spatial code images;
Calculating the shape of the measurement object using the brightness information of the plurality of spatial code images determined in the step of determining the brightness and the phase shift information determined from the plurality of phase shift images; A shape measuring method comprising:
輝度が周期的に変化するパターンであって互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンが投影され且つ明部と暗部の2値パターンであって前記明部と前記暗部の周期が異なり、前記明部の輝度は位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より高く、前記暗部の輝度は位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より低い複数の空間コードパターンが投影されていない計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度によって生成された平均輝度画像を基準画像として生成するステップと、A plurality of phase shift patterns whose phases are periodically changed and whose phases are shifted from each other are projected, and are binary patterns of a bright part and a dark part, and the periods of the bright part and the dark part are different, and the bright part The measurement object on which a plurality of spatial code patterns are not projected is higher than the average luminance of the plurality of phase shift patterns for each position, and the luminance of the dark portion is lower than the average luminance of the plurality of phase shift patterns for each position. Generating, as a reference image, an average luminance image generated by average luminance in each pixel from a plurality of phase shift images obtained by imaging
前記複数の空間コードパターンが投影され且つ前記複数の位相シフトパターンが投影されていない前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を前記平均輝度画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定するステップと、  By comparing the plurality of spatial code images obtained by imaging the measurement object on which the plurality of spatial code patterns are projected and the plurality of phase shift patterns are not projected with the average luminance image, the plurality of spatial code images Determining light and dark in each pixel of
前記明暗を判定するステップで求めた前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相シフト情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出するステップと、を備えることを特徴とする形状計測方法。  Calculating the shape of the measurement object using the brightness information of the plurality of spatial code images determined in the step of determining the brightness and the phase shift information determined from the plurality of phase shift images; A shape measuring method comprising:
JP2012204884A 2012-09-18 2012-09-18 Shape measuring apparatus and shape measuring method Active JP5971050B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012204884A JP5971050B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012204884A JP5971050B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014059239A JP2014059239A (en) 2014-04-03
JP5971050B2 true JP5971050B2 (en) 2016-08-17

Family

ID=50615825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012204884A Active JP5971050B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5971050B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3902249A1 (en) * 2016-03-01 2021-10-27 Magic Leap, Inc. Depth sensing systems and methods
JP6897398B2 (en) 2017-07-31 2021-06-30 セイコーエプソン株式会社 3D shape measuring device, robot system, and 3D shape measuring method
JP2019159872A (en) 2018-03-14 2019-09-19 セイコーエプソン株式会社 Arithmetic unit, control method for arithmetic unit, and computer program
EP3767227B1 (en) * 2018-03-16 2022-05-04 NEC Corporation Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measuring method, program, and recording medium
JP2020041822A (en) * 2018-09-06 2020-03-19 株式会社Yoods Three-dimensional measurement system, three-dimensional measurement camera, three-dimensional measurement method and program
CN110645919B (en) * 2019-08-23 2021-04-20 安徽农业大学 Structured light three-dimensional measurement method based on airspace binary coding
CN115615359B (en) * 2022-11-15 2023-03-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Dynamic 3D measurement error compensation method based on structured light projection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3925266B2 (en) * 2002-03-25 2007-06-06 コニカミノルタホールディングス株式会社 Three-dimensional shape input device and displacement detection method
JP4670341B2 (en) * 2004-12-22 2011-04-13 パナソニック電工株式会社 Three-dimensional shape measurement method, three-dimensional shape measurement device, and three-dimensional shape measurement program
JP4830871B2 (en) * 2007-01-26 2011-12-07 パナソニック電工株式会社 3D shape measuring apparatus and 3D shape measuring method
JP2012068176A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Panasonic Corp Three-dimensional shape measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014059239A (en) 2014-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5971050B2 (en) Shape measuring apparatus and shape measuring method
JP5576726B2 (en) Three-dimensional measuring apparatus, three-dimensional measuring method, and program
JP5631094B2 (en) Measuring device and measuring method
JP4889373B2 (en) Three-dimensional shape measuring method and apparatus
JP6238521B2 (en) Three-dimensional measuring apparatus and control method thereof
JP4917351B2 (en) Calibration method in three-dimensional shape measuring apparatus
JP5032943B2 (en) 3D shape measuring apparatus and 3D shape measuring method
JP4874657B2 (en) Three-dimensional shape measuring method and apparatus
EP2770295B1 (en) Shape-measuring device, system for manufacturing structures, shape-measuring method, method for manufacturing structures, shape-measuring program
JP2012103239A (en) Three dimensional measurement device, three dimensional measurement method, and program
JP6444233B2 (en) Distance measuring device, distance measuring method, and program
JP5016520B2 (en) Three-dimensional shape measuring method and apparatus
JP2017146298A (en) Shape measurement system, shape measurement device and shape measurement method
JP6161276B2 (en) Measuring apparatus, measuring method, and program
JP6598673B2 (en) Data processing apparatus and method
JP2008185370A (en) Three-dimensional shape measuring device and method
JP2015184056A (en) Measurement device, method, and program
JP2008292432A (en) Three-dimensional measuring method and instrument by space encoding method
JP5391053B2 (en) 3D shape measuring method and 3D shape measuring apparatus
JP4944435B2 (en) Three-dimensional shape measuring method and apparatus
JP4797109B2 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus and three-dimensional shape measuring method
JP2010175554A (en) Device and method for measuring three-dimensional shape
JP6713622B2 (en) 3D measuring device, 3D measuring system, 3D measuring method and program
JP6590489B2 (en) Information processing apparatus and method
JP5968370B2 (en) Three-dimensional measuring apparatus, three-dimensional measuring method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160614

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5971050

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150