JP2001083639A - プロジェクタ用パターンマスク - Google Patents
プロジェクタ用パターンマスクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮影画像を利用して、短時間に測定可能な、
精度に合わせて３次元形状の再構成が可能なプロジェク
タ用パターンマスクを提供することを課題としている。 【解決手段】 ３次元空間における対象物体面に光模様
を投射し、該３次元物体の形状等を再構成するためのプ
ロジェクタにおいて、該プロジェクタ用パターンマスク
のパターン模様をドットパターンで形成し、該ドットパ
ターンは該パターン領域を複数のブロックに分割し、分
割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロック
との間に一定の関係を持たせ、ブロック毎にドットの輝
度値の平均値が異なる値となるように指定したことを特
徴とする。
精度に合わせて３次元形状の再構成が可能なプロジェク
タ用パターンマスクを提供することを課題としている。 【解決手段】 ３次元空間における対象物体面に光模様
を投射し、該３次元物体の形状等を再構成するためのプ
ロジェクタにおいて、該プロジェクタ用パターンマスク
のパターン模様をドットパターンで形成し、該ドットパ
ターンは該パターン領域を複数のブロックに分割し、分
割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロック
との間に一定の関係を持たせ、ブロック毎にドットの輝
度値の平均値が異なる値となるように指定したことを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、３次元画像計測
の技術分野に属し、更に具体的には、３次元空間内の対
象物体の形状等を再構成するためのプロジェクタ用パタ
ーンマスクの技術分野に属する。
の技術分野に属し、更に具体的には、３次元空間内の対
象物体の形状等を再構成するためのプロジェクタ用パタ
ーンマスクの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】従来から三角測量を利用して三次元物体
の形状等を再構成する技術が開発されてきた。この技術
として、３次元空間内の対象物体（以下、３次元物体と
いう）の複数（又は２枚）の撮影画像から三次元物体の
形状等を再構成する技術が３次元画像計測の分野で知ら
れている。この技術はカメラの姿勢やレンズの焦点距離
等のカメラパラメータが既知であるとして、２枚の撮影
画像の対応点を決定すること、いわゆるマッチング処理
により対応点を求め、求めた対応点に対して射影変換を
して３次元空間内の対象物体の点を求めて形状を再構成
する方法である。
の形状等を再構成する技術が開発されてきた。この技術
として、３次元空間内の対象物体（以下、３次元物体と
いう）の複数（又は２枚）の撮影画像から三次元物体の
形状等を再構成する技術が３次元画像計測の分野で知ら
れている。この技術はカメラの姿勢やレンズの焦点距離
等のカメラパラメータが既知であるとして、２枚の撮影
画像の対応点を決定すること、いわゆるマッチング処理
により対応点を求め、求めた対応点に対して射影変換を
して３次元空間内の対象物体の点を求めて形状を再構成
する方法である。
【０００３】このステレオ画像法においては、対応点を
求めるマッチング処理は従来から３次元物体のテクスチ
ャやエッジ等が利用されている。しかし、この方法は模
様がなく、例えば卵形ように、一様な滑らかな表面を持
った物体に対してはマッチング処理ができず、従って形
状を再構成できないという問題点がある。上記のように
光模様を投射しない受動的計測法に対して、点や直線又
は濃淡のパターンを有する光模様を対象に投射して対応
点を求める能動的計測法がある。これは一方のカメラの
代わりに光模様を発するプロジェクタに置き換えたもの
であり、スポット光を投影する方法、スリット光を投影
する方法、空間コード化パターン光を投影する方法等が
知られている。以下に、これらの方法について説明す
る。
求めるマッチング処理は従来から３次元物体のテクスチ
ャやエッジ等が利用されている。しかし、この方法は模
様がなく、例えば卵形ように、一様な滑らかな表面を持
った物体に対してはマッチング処理ができず、従って形
状を再構成できないという問題点がある。上記のように
光模様を投射しない受動的計測法に対して、点や直線又
は濃淡のパターンを有する光模様を対象に投射して対応
点を求める能動的計測法がある。これは一方のカメラの
代わりに光模様を発するプロジェクタに置き換えたもの
であり、スポット光を投影する方法、スリット光を投影
する方法、空間コード化パターン光を投影する方法等が
知られている。以下に、これらの方法について説明す
る。
【０００４】図７にスポット光投影法を示す。図７にお
いて、スポット光源５１よりレーザビームを放射し、該
レーザビームは走査ミラー５２により投影座標面５４の
点Ｓ（ｘ、ｙ）を通過して対象物体５３の点Ｐに照射さ
れる。点Ｐの像はカメラにより撮影画像５５の点Ｒ
（ｘ、ｙ）として観測される。投影座標の点Ｓと撮影画
像の点Ｒが観測されると三角形（ＳｏＲｏＰ）は一つに
定まる。従って、点Ｐの座標も定まる。走査ミラー５２
により投影座標の点Ｓ（ｘ、ｙ）を変化させながら点Ｐ
の座標を求めることによって対象物体５３の形状が再構
成可能となる。なお、上記三角形を決定するために必要
な情報は投影座標の点Ｓの座標（ｘ、ｙ）の代わりに走
査ミラー５２の駆動信号からビームの投影方向∠Ｓｏを
求めてもよい。
いて、スポット光源５１よりレーザビームを放射し、該
レーザビームは走査ミラー５２により投影座標面５４の
点Ｓ（ｘ、ｙ）を通過して対象物体５３の点Ｐに照射さ
れる。点Ｐの像はカメラにより撮影画像５５の点Ｒ
（ｘ、ｙ）として観測される。投影座標の点Ｓと撮影画
像の点Ｒが観測されると三角形（ＳｏＲｏＰ）は一つに
定まる。従って、点Ｐの座標も定まる。走査ミラー５２
により投影座標の点Ｓ（ｘ、ｙ）を変化させながら点Ｐ
の座標を求めることによって対象物体５３の形状が再構
成可能となる。なお、上記三角形を決定するために必要
な情報は投影座標の点Ｓの座標（ｘ、ｙ）の代わりに走
査ミラー５２の駆動信号からビームの投影方向∠Ｓｏを
求めてもよい。
【０００５】スポット光投影法はスポット像の輝度がレ
ーザ光源のために十分に高く、簡単なピーク検出で点Ｒ
（ｘ、ｙ）が得られるので信頼性の高い計測（対象物体
の３次元形状の再構成）が可能である。しかし、１点毎
に計測を行うので処理時間が長く問題であった。この問
題を解決するために、スリット光投影法が開発された。
スリット光投影法では１本のスリット６１を有するスリ
ットプロジェクタ６２の投影方向を少しずつ図の矢印方
向に移動させて、観測空間６３内の観測対象（図示省
略）を走査し、ＴＶカメラ等に像を撮影して３次元形状
データを得る方法である。
ーザ光源のために十分に高く、簡単なピーク検出で点Ｒ
（ｘ、ｙ）が得られるので信頼性の高い計測（対象物体
の３次元形状の再構成）が可能である。しかし、１点毎
に計測を行うので処理時間が長く問題であった。この問
題を解決するために、スリット光投影法が開発された。
スリット光投影法では１本のスリット６１を有するスリ
ットプロジェクタ６２の投影方向を少しずつ図の矢印方
向に移動させて、観測空間６３内の観測対象（図示省
略）を走査し、ＴＶカメラ等に像を撮影して３次元形状
データを得る方法である。
【０００６】スリット光投影法では、図８に示すよう
に、スリット光源６６の中心を主点６０に置き、そこか
ら発する光がカメラレンズの主点６７を通り、走査線に
平行な直線上に来るようにスリット光源６６を配置す
る。スリット６１はの長さ方向がこの直線に直交するよ
うにプロジェクタ６２を配置する。また、スリット光は
幅方向は厚さがゼロで、光軸方向には光束が放射状に広
がっていくようなものでなければならない。
に、スリット光源６６の中心を主点６０に置き、そこか
ら発する光がカメラレンズの主点６７を通り、走査線に
平行な直線上に来るようにスリット光源６６を配置す
る。スリット６１はの長さ方向がこの直線に直交するよ
うにプロジェクタ６２を配置する。また、スリット光は
幅方向は厚さがゼロで、光軸方向には光束が放射状に広
がっていくようなものでなければならない。
【０００７】スリット光投影法は信頼性の高い３次元入
力法であり、現場で実際に利用できる技術である。しか
し、画像入力の回数がスリットの本数に等しいため、計
測精度を高めて密度の高いスリット画像を得ようとする
と計測時間が長くなるという問題点がある。このため
に、対象空間の１点１点を符号化することによって、少
ない投影回数で距離画像を入力する方法が幾つか提案さ
れている。例えば、疑似ランダムコード化パターン投影
法がある。
力法であり、現場で実際に利用できる技術である。しか
し、画像入力の回数がスリットの本数に等しいため、計
測精度を高めて密度の高いスリット画像を得ようとする
と計測時間が長くなるという問題点がある。このため
に、対象空間の１点１点を符号化することによって、少
ない投影回数で距離画像を入力する方法が幾つか提案さ
れている。例えば、疑似ランダムコード化パターン投影
法がある。
【０００８】これはパターンに局所的な特徴を与えて空
間をコード化するもので、図９に一例を示す。図９
（Ａ）は一種のＭ系列コードで点列パターンを疑似ラン
ダムコードにしたパターンである。図９（Ｂ）は上記パ
ターンをプロジェクタとして対象物体に照射して撮影し
た画像である。この方法は空間コード化の効率を高める
ためにパターンを複雑にするとパターンの点と画像の点
の対応関係が不明となり、判定ミスが多くなるという問
題がある。
間をコード化するもので、図９に一例を示す。図９
（Ａ）は一種のＭ系列コードで点列パターンを疑似ラン
ダムコードにしたパターンである。図９（Ｂ）は上記パ
ターンをプロジェクタとして対象物体に照射して撮影し
た画像である。この方法は空間コード化の効率を高める
ためにパターンを複雑にするとパターンの点と画像の点
の対応関係が不明となり、判定ミスが多くなるという問
題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
スポット光投影法やスリット光投影法では対応関係が明
確であり、対象物体の形状の再構成を容易に行うことが
できるが、精度を高めると長時間を要するという大きな
欠点があり、課題である。また、空間コード化パターン
光投影法では測定時間は短時間で済む。しかし、図９に
示したようにプロジェクタのパターン（Ａ）と対象物体
の撮影画像に撮影されたパターン（Ｂ）との対応を調べ
る必要があり、この場合に対象物体の輪郭等の手がかり
等が利用できないことから判定ミスが多くなり、又は判
定が不能になるという問題がある。
スポット光投影法やスリット光投影法では対応関係が明
確であり、対象物体の形状の再構成を容易に行うことが
できるが、精度を高めると長時間を要するという大きな
欠点があり、課題である。また、空間コード化パターン
光投影法では測定時間は短時間で済む。しかし、図９に
示したようにプロジェクタのパターン（Ａ）と対象物体
の撮影画像に撮影されたパターン（Ｂ）との対応を調べ
る必要があり、この場合に対象物体の輪郭等の手がかり
等が利用できないことから判定ミスが多くなり、又は判
定が不能になるという問題がある。
【００１０】更に、３次元形状を再構成する場合には、
精度が粗くてもよい場合や、精度を細かくしたい場合が
ある。上記の空間コード化パターン光投影法では精度に
合わせてプロジェクタ用パターンマスクを作成し、測定
しなければならないという不都合がある。この発明は、
上述のような背景の下になされたもので、複数（又は２
枚）の撮影画像を利用して、短時間に測定可能な、しか
も撮影画像を撮り直すことなく精度に合わせて３次元形
状の再構成が可能なプロジェクタ用パターンマスクを提
供することを目的としている。
精度が粗くてもよい場合や、精度を細かくしたい場合が
ある。上記の空間コード化パターン光投影法では精度に
合わせてプロジェクタ用パターンマスクを作成し、測定
しなければならないという不都合がある。この発明は、
上述のような背景の下になされたもので、複数（又は２
枚）の撮影画像を利用して、短時間に測定可能な、しか
も撮影画像を撮り直すことなく精度に合わせて３次元形
状の再構成が可能なプロジェクタ用パターンマスクを提
供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、３次元空間における対象物体面に光模様
を投射し、該３次元物体の形状等を再構成するためのプ
ロジェクタにおいて、該プロジェクタ用パターンマスク
のパターン模様をドットパターンで形成し、該ドットパ
ターンは該パターン領域を複数のブロックに分割し、分
割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロック
との間に一定の関係を持たせ、かつ、ブロック毎にドッ
トの輝度値の平均値が異なる値となるように指定したこ
とを特徴としている。
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、３次元空間における対象物体面に光模様
を投射し、該３次元物体の形状等を再構成するためのプ
ロジェクタにおいて、該プロジェクタ用パターンマスク
のパターン模様をドットパターンで形成し、該ドットパ
ターンは該パターン領域を複数のブロックに分割し、分
割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロック
との間に一定の関係を持たせ、かつ、ブロック毎にドッ
トの輝度値の平均値が異なる値となるように指定したこ
とを特徴としている。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、前記パターンマスクは、該パターンの模
様を投射された対象物体を複数の視点から撮影し、該模
様によって該複数の撮影画像間の対応点が求められるよ
うにブロックのドットの平均輝度値を指定したことを特
徴としている。
発明において、前記パターンマスクは、該パターンの模
様を投射された対象物体を複数の視点から撮影し、該模
様によって該複数の撮影画像間の対応点が求められるよ
うにブロックのドットの平均輝度値を指定したことを特
徴としている。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の発明において、前記パターンマスクは、前
記パターン領域を複数回小ブロックに分割し、第１回目
に分割されたブロックのドットの平均輝度値を乱数によ
り指定し、第２回目に分割されたブロックのドットの平
均輝度値を第１回目に分割されたブロックに指定された
平均輝度値を平均値とする乱数により指定し、第３回目
以降も同様に分割されたブロックの平均輝度値を分割前
のブロックに指定された平均輝度値を平均値とする乱数
により指定し、最後に分割された小ブロックのドットの
輝度値を上記手順によって指定された平均輝度値と同一
の輝度値を指定し、又はその平均輝度値を平均値とする
乱数によって指定したことを特徴としている。
項２に記載の発明において、前記パターンマスクは、前
記パターン領域を複数回小ブロックに分割し、第１回目
に分割されたブロックのドットの平均輝度値を乱数によ
り指定し、第２回目に分割されたブロックのドットの平
均輝度値を第１回目に分割されたブロックに指定された
平均輝度値を平均値とする乱数により指定し、第３回目
以降も同様に分割されたブロックの平均輝度値を分割前
のブロックに指定された平均輝度値を平均値とする乱数
により指定し、最後に分割された小ブロックのドットの
輝度値を上記手順によって指定された平均輝度値と同一
の輝度値を指定し、又はその平均輝度値を平均値とする
乱数によって指定したことを特徴としている。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３に記載の
発明において、前記分割されたブロックのドットの平均
輝度値を定める乱数は、正規分布乱数を使用し、分割回
数の増加に従って分散値が減少する乱数であることを特
徴としている。
発明において、前記分割されたブロックのドットの平均
輝度値を定める乱数は、正規分布乱数を使用し、分割回
数の増加に従って分散値が減少する乱数であることを特
徴としている。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の発明において、前記パターンマスクは、前
記パターン領域を複数回小ブロックに分割し、第１回目
に分割されたブロックのブロック輝度値を分布幅ｗ１の
一様乱数により指定し、２回目に分割されたブロックの
ブロック輝度値を分布幅ｗ２の一様分布により指定し、
第３回目以降の分割も同様に指定し、前記分布幅を分割
回数に従って減少させると共に、最後に分割された小ブ
ロックの各ドットの輝度値は、上記分割より指定された
ブロック輝度値の総和を前記分布幅を用いて基準化し、
該基準化された輝度値と同一の輝度値を指定し、又は該
基準化された輝度値を基準として一様乱数により指定し
たことを特徴としている。
項２に記載の発明において、前記パターンマスクは、前
記パターン領域を複数回小ブロックに分割し、第１回目
に分割されたブロックのブロック輝度値を分布幅ｗ１の
一様乱数により指定し、２回目に分割されたブロックの
ブロック輝度値を分布幅ｗ２の一様分布により指定し、
第３回目以降の分割も同様に指定し、前記分布幅を分割
回数に従って減少させると共に、最後に分割された小ブ
ロックの各ドットの輝度値は、上記分割より指定された
ブロック輝度値の総和を前記分布幅を用いて基準化し、
該基準化された輝度値と同一の輝度値を指定し、又は該
基準化された輝度値を基準として一様乱数により指定し
たことを特徴としている。
【００１６】請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項
５に記載の発明において、前記パターンマスクは、ドッ
トの輝度値を略２５６段階のグレイ濃度の輝度値とした
ことを特徴としている。
５に記載の発明において、前記パターンマスクは、ドッ
トの輝度値を略２５６段階のグレイ濃度の輝度値とした
ことを特徴としている。
【００１７】請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項
４に記載の発明において、前記パターンマスクは、ドッ
トの輝度値が２値の輝度値からなることを特徴としてい
る。
４に記載の発明において、前記パターンマスクは、ドッ
トの輝度値が２値の輝度値からなることを特徴としてい
る。
【００１８】
【発明の実施形態】＜実施形態１＞図１、図２は本発明
の実施形態１のプロジェクタ用マスクのパターンの構成
例を示す。以下、図面を参照してこの発明の実施形態１
について説明する。図１において、パターン領域１０を
ブロックＡ１〜Ａ４に４分割し、各ブロックに平均輝度
値μ１〜μ４を割り当てる。これは乱数により指定して
もよいし、各ブロックが判別できるような値を指定して
もよい。次に、ブロックＡ１〜Ａ４の各々を更に４分割
し、ブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）、ｉ＝１〜４とす
る。Ａ１を分割したブロックＢ１（１）〜Ｂ４（１）に
は平均輝度値がμ１である乱数によってμ１（ｉ）〜μ
４（ｉ）、（ｉ＝１〜４）を指定する。
の実施形態１のプロジェクタ用マスクのパターンの構成
例を示す。以下、図面を参照してこの発明の実施形態１
について説明する。図１において、パターン領域１０を
ブロックＡ１〜Ａ４に４分割し、各ブロックに平均輝度
値μ１〜μ４を割り当てる。これは乱数により指定して
もよいし、各ブロックが判別できるような値を指定して
もよい。次に、ブロックＡ１〜Ａ４の各々を更に４分割
し、ブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）、ｉ＝１〜４とす
る。Ａ１を分割したブロックＢ１（１）〜Ｂ４（１）に
は平均輝度値がμ１である乱数によってμ１（ｉ）〜μ
４（ｉ）、（ｉ＝１〜４）を指定する。
【００１９】ブロックＡ２、Ａ３、Ａ４も同様に分割
し、分割したブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）、（ｉ＝
２、３、４）とする。また、それ等の平均輝度値につい
ても同様にして平均輝度値μ１（ｉ）〜μ４（ｉ）（ｉ
＝２〜４）を分割前の平均輝度値μｉ持つ乱数によって
定める。同様にして、ブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）
（ｉ＝１〜４）を更に４個の小ブロックＣ１（ｉｊ）〜
Ｃ４（ｉｊ）（ｉ，ｊ＝１〜４）に分割し、同様な手順
で平均輝度値μ１（ｉｊ）〜μ４（ｉｊ）を指定する。
この手順をｎ回（任意回）繰り返す。
し、分割したブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）、（ｉ＝
２、３、４）とする。また、それ等の平均輝度値につい
ても同様にして平均輝度値μ１（ｉ）〜μ４（ｉ）（ｉ
＝２〜４）を分割前の平均輝度値μｉ持つ乱数によって
定める。同様にして、ブロックＢ１（ｉ）〜Ｂ４（ｉ）
（ｉ＝１〜４）を更に４個の小ブロックＣ１（ｉｊ）〜
Ｃ４（ｉｊ）（ｉ，ｊ＝１〜４）に分割し、同様な手順
で平均輝度値μ１（ｉｊ）〜μ４（ｉｊ）を指定する。
この手順をｎ回（任意回）繰り返す。
【００２０】最後の最小ブロックＫ（Ｋ１、Ｋ
２、．．．）は、図２に示すように、平均輝度が上記手
続きにより指定された平均値となるような乱数により各
ドットの輝度を定める。なお、分割回数（ｎ）が大きい
場合は、最後の最小ブロックの全てのドットに平均輝度
値と同一の輝度値を指定して、最小ブロック内のドット
輝度値を同一にしてもよい。また、ドットの輝度値は２
５６段階のグレイ濃度にしてもよいし、２値濃度として
もよい。
２、．．．）は、図２に示すように、平均輝度が上記手
続きにより指定された平均値となるような乱数により各
ドットの輝度を定める。なお、分割回数（ｎ）が大きい
場合は、最後の最小ブロックの全てのドットに平均輝度
値と同一の輝度値を指定して、最小ブロック内のドット
輝度値を同一にしてもよい。また、ドットの輝度値は２
５６段階のグレイ濃度にしてもよいし、２値濃度として
もよい。
【００２１】図３は正規分布Ｎ（μ、σ）による乱数で
平均輝度値を指定した場合の分割回数とブロック及び平
均輝度値等との関係を示す。なお、輝度値分散σ
１．．．σｎは同じ分散値としてもよいし、異なる値と
してもよい。分散を増加させる場合、即ちσ１＜．．．
＜σｎの場合は最終の小ブロックの輝度値分布が一様乱
数に近ずくので精度を細かくしたい３次元画像計測に適
し、分散を減少させる場合、即ちσ１＞．．．＞σｎの
場合は平均輝度値が最初の分布に大きく影響されるため
粗い画像計測に適す。この場合、例えば、σｋ＝σ１÷
ｋ（但し、ｋ＝１〜ｎ）としてもよいし、他の減少関数
により定めてもよい。
平均輝度値を指定した場合の分割回数とブロック及び平
均輝度値等との関係を示す。なお、輝度値分散σ
１．．．σｎは同じ分散値としてもよいし、異なる値と
してもよい。分散を増加させる場合、即ちσ１＜．．．
＜σｎの場合は最終の小ブロックの輝度値分布が一様乱
数に近ずくので精度を細かくしたい３次元画像計測に適
し、分散を減少させる場合、即ちσ１＞．．．＞σｎの
場合は平均輝度値が最初の分布に大きく影響されるため
粗い画像計測に適す。この場合、例えば、σｋ＝σ１÷
ｋ（但し、ｋ＝１〜ｎ）としてもよいし、他の減少関数
により定めてもよい。
【００２２】＜実施形態２＞実施形態２は、領域を分割
する方法は実施形態１と同様であるが、輝度値の決定方
法が異なる。即ち、パターン領域１０を図１に示すよう
に、Ａ１〜Ａ４に４分割し、各ブロックＡ１〜Ａ４に分
布幅Ｗ１の一様乱数によりブロック輝度値ｐ１〜ｐ４を
指定する。ブロックＡ１〜Ａ４を更に分割する。例え
ば、第２回目のブロックＡ１をブロックＢ１〜Ｂ４に４
分割し、各ブロックＢ１〜Ｂ４に分布幅Ｗ２の一様乱数
によりブロック輝度値ｐ１１〜ｐ１４を指定する。以
下、同様にしてｎ回分割を行う。分割回数ｎは最小ブロ
ックが列及び行方向にドットを少なくとも１個含むよう
にし、複数個含んでもよい。
する方法は実施形態１と同様であるが、輝度値の決定方
法が異なる。即ち、パターン領域１０を図１に示すよう
に、Ａ１〜Ａ４に４分割し、各ブロックＡ１〜Ａ４に分
布幅Ｗ１の一様乱数によりブロック輝度値ｐ１〜ｐ４を
指定する。ブロックＡ１〜Ａ４を更に分割する。例え
ば、第２回目のブロックＡ１をブロックＢ１〜Ｂ４に４
分割し、各ブロックＢ１〜Ｂ４に分布幅Ｗ２の一様乱数
によりブロック輝度値ｐ１１〜ｐ１４を指定する。以
下、同様にしてｎ回分割を行う。分割回数ｎは最小ブロ
ックが列及び行方向にドットを少なくとも１個含むよう
にし、複数個含んでもよい。
【００２３】最後に分割された最小ブロックをＫ１、Ｋ
２、・・・とする。仮に、最小ブロックＫ１が属するブ
ロックに指定されたブロック輝度値をｐｉ、ｐｉｊ、ｐ
ｉｊｋ、・・・とし、総和をＱ１＝ｐｉ＋ｐｉｊ＋ｐｉ
ｊｋ＋・・・とする。ｐｉ、ｐｉｊ、・・はブロックＫ
１が属するブロックＡｉ、Ｂｊ、・・・のブロック輝度
値である。次に、総和Ｑ１を以下の手順により基準化す
る。即ち、総和Ｑ１を分布幅の和Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２＋・・
・＋Ｗｎで割り算し、その商にドット濃度Ｇの範囲を乗
算して整数化する。
２、・・・とする。仮に、最小ブロックＫ１が属するブ
ロックに指定されたブロック輝度値をｐｉ、ｐｉｊ、ｐ
ｉｊｋ、・・・とし、総和をＱ１＝ｐｉ＋ｐｉｊ＋ｐｉ
ｊｋ＋・・・とする。ｐｉ、ｐｉｊ、・・はブロックＫ
１が属するブロックＡｉ、Ｂｊ、・・・のブロック輝度
値である。次に、総和Ｑ１を以下の手順により基準化す
る。即ち、総和Ｑ１を分布幅の和Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２＋・・
・＋Ｗｎで割り算し、その商にドット濃度Ｇの範囲を乗
算して整数化する。
【００２４】例えば、ドット濃度Ｇが０〜２５５のグレ
イ濃度（２５６段階）の場合は以下のように行う。ま
ず、Ｑ１’＝Ｑ１÷Ｗを求め、基準化された輝度値Ｒ１
をＲ１＝［Ｑ１’×２５６］により求める。ここで、
［ｘ］は実数値ｘの整数化を示す。次に、最小ブロック
Ｋ１内の各ドット輝度値として輝度値Ｒ１を指定し、ブ
ロックＫ１のドットパターンを形成する。他の最小ブロ
ックについても同様にして基準化された輝度値を算出
し、ブロックのドットパターンを形成する。
イ濃度（２５６段階）の場合は以下のように行う。ま
ず、Ｑ１’＝Ｑ１÷Ｗを求め、基準化された輝度値Ｒ１
をＲ１＝［Ｑ１’×２５６］により求める。ここで、
［ｘ］は実数値ｘの整数化を示す。次に、最小ブロック
Ｋ１内の各ドット輝度値として輝度値Ｒ１を指定し、ブ
ロックＫ１のドットパターンを形成する。他の最小ブロ
ックについても同様にして基準化された輝度値を算出
し、ブロックのドットパターンを形成する。
【００２５】図４は実際に作成したドットパターンの一
例を示す。図４においては、一様乱数の分布幅Ｗｍは、
Ｗｍ＝２５６÷ｍとした。ｍ（＝１、２、・・・、ｎ）
は分割回数である。なお、実施形態２の上記説明では、
最小ブロックの各ドット輝度値を一様としたが、上記に
求められた基準値を基準にし、乱数により異なる輝度値
を採用してもよい。また、一様乱数の分布幅はパターン
の重要性を考慮して重みを付けてもよい。
例を示す。図４においては、一様乱数の分布幅Ｗｍは、
Ｗｍ＝２５６÷ｍとした。ｍ（＝１、２、・・・、ｎ）
は分割回数である。なお、実施形態２の上記説明では、
最小ブロックの各ドット輝度値を一様としたが、上記に
求められた基準値を基準にし、乱数により異なる輝度値
を採用してもよい。また、一様乱数の分布幅はパターン
の重要性を考慮して重みを付けてもよい。
【００２６】図５は２枚の撮影画像２１と２２の対応点
を調べる方法を説明した図である。撮影画像２１の点Ｐ
１に対応する撮影画像２２の対応点Ｐ２を探すには、例
えばＮＸＮドットを有するウィンドウ２３を走査して、
相関が最大となる点を探すようにしてもよい。図６は相
関を求めるためのブロック構成を示す。ウィンドウ２４
の中心を点Ｐ１に移動させ、データを読み込む。次にウ
ィンドウ２３を左右上下に走査しながら、データを読み
とる。同時に相関器２６により相関を演算し、判断器２
８により相関の最大値を見いだし、点Ｐ２の座標をディ
スプレイ２９に表示する。
を調べる方法を説明した図である。撮影画像２１の点Ｐ
１に対応する撮影画像２２の対応点Ｐ２を探すには、例
えばＮＸＮドットを有するウィンドウ２３を走査して、
相関が最大となる点を探すようにしてもよい。図６は相
関を求めるためのブロック構成を示す。ウィンドウ２４
の中心を点Ｐ１に移動させ、データを読み込む。次にウ
ィンドウ２３を左右上下に走査しながら、データを読み
とる。同時に相関器２６により相関を演算し、判断器２
８により相関の最大値を見いだし、点Ｐ２の座標をディ
スプレイ２９に表示する。
【００２７】なお、２枚の撮影画像上の対応点を求める
ためには、上記したように光パターンのみから求める方
法の他に、対象物体の輪郭等の情報と本方法を組み合わ
せてもよい。例えば、撮影画像における対象物体の輪郭
を考慮して、対応する輪郭を基準にして、その基準から
上下又は左右にウィンドウを移動させて走査する方法を
採用してもよい。これによって走査範囲が狭められ、有
効な走査ができる。
ためには、上記したように光パターンのみから求める方
法の他に、対象物体の輪郭等の情報と本方法を組み合わ
せてもよい。例えば、撮影画像における対象物体の輪郭
を考慮して、対応する輪郭を基準にして、その基準から
上下又は左右にウィンドウを移動させて走査する方法を
採用してもよい。これによって走査範囲が狭められ、有
効な走査ができる。
【００２８】本実施形態によるプロジェクタ用パターン
マスクは上記のように構成されているので、１回の投影
操作及び撮影で、２枚の撮影画像上の対応点を求めるこ
とができるので測定時間が短時間で済むという効果があ
る。また、２枚の撮影画像上の対応点を求める場合に
は、対象物体の輪郭等の手がかりも利用できるため判定
ミスを少なくすることができる。
マスクは上記のように構成されているので、１回の投影
操作及び撮影で、２枚の撮影画像上の対応点を求めるこ
とができるので測定時間が短時間で済むという効果があ
る。また、２枚の撮影画像上の対応点を求める場合に
は、対象物体の輪郭等の手がかりも利用できるため判定
ミスを少なくすることができる。
【００２９】また、本実施形態では小ブロック（たとえ
ば分割ブロックＣ）とそれらを合成して構成される大ブ
ロック（例えば分割ブロックＢ）間に一種の相関を持た
せている。即ち、実施形態１の例では、複数の小ブロッ
クの平均輝度値を合成した大ブロックに指定された平均
輝度値を平均とする乱数により指定されているので粗い
撮影画像（画素数が少ない場合）に対しても細かい撮影
画像（画素数の多い場合）に対しても対応点を見つける
ことが可能であり、形状の再構成を粗くも細かくもでき
るという効果がある。
ば分割ブロックＣ）とそれらを合成して構成される大ブ
ロック（例えば分割ブロックＢ）間に一種の相関を持た
せている。即ち、実施形態１の例では、複数の小ブロッ
クの平均輝度値を合成した大ブロックに指定された平均
輝度値を平均とする乱数により指定されているので粗い
撮影画像（画素数が少ない場合）に対しても細かい撮影
画像（画素数の多い場合）に対しても対応点を見つける
ことが可能であり、形状の再構成を粗くも細かくもでき
るという効果がある。
【００３０】また、上記効果の他に、以下の効果も考え
られる。即ち、パターンに課せられる条件が緩い。パタ
ーン投射装置の位置を正確に知る必要がない。パターン
による空間コード化の必要がない。パターンの各点が投
射パターン・フィルム上のどの点に対応するかを知る必
要がない。対象物体の形状や反射率に応じて容易にパタ
ーンを差し換えることができる。パターン投影された複
数の視点からの画像間の対応点探索に相関法、オプティ
カル・フロー法などを用いることができる。
られる。即ち、パターンに課せられる条件が緩い。パタ
ーン投射装置の位置を正確に知る必要がない。パターン
による空間コード化の必要がない。パターンの各点が投
射パターン・フィルム上のどの点に対応するかを知る必
要がない。対象物体の形状や反射率に応じて容易にパタ
ーンを差し換えることができる。パターン投影された複
数の視点からの画像間の対応点探索に相関法、オプティ
カル・フロー法などを用いることができる。
【００３１】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、パターン領域の分割法は前記した４分割に限られな
い。列方向と行方向を交互に複数個に分割してもよい
し、他の分割法でもよい。また、光模様は単色の明暗模
様であってもよいし、カラー模様であってもよい。
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、パターン領域の分割法は前記した４分割に限られな
い。列方向と行方向を交互に複数個に分割してもよい
し、他の分割法でもよい。また、光模様は単色の明暗模
様であってもよいし、カラー模様であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、１回の投影操作及び撮影で２枚の撮影画像上の
対応点を求めることができるので測定時間が短時間で済
むという効果がある。また、２枚の撮影画像上の対応点
を求める場合には、対象物体の輪郭等の手がかりも利用
できるため判定ミスを少なくすることができる。更に、
分割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロッ
クとの間に一定の関係を持たせたことにより、粗い撮影
画像の場合でも、細かい撮影画像の場合でも形状を再構
成できるという効果が得られる。
よれば、１回の投影操作及び撮影で２枚の撮影画像上の
対応点を求めることができるので測定時間が短時間で済
むという効果がある。また、２枚の撮影画像上の対応点
を求める場合には、対象物体の輪郭等の手がかりも利用
できるため判定ミスを少なくすることができる。更に、
分割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロッ
クとの間に一定の関係を持たせたことにより、粗い撮影
画像の場合でも、細かい撮影画像の場合でも形状を再構
成できるという効果が得られる。
【図１】 本発明の実施形態のプロジェクタパターンの
構成例を示す。
構成例を示す。
【図２】 上記実施形態のパターンの最小ブロックの構
成例を示す。
成例を示す。
【図３】 正規分布Ｎ（μ、σ）による乱数で平均輝
度値を指定した場合の分割回数とブロック及び平均輝度
値等との関係を示す。
度値を指定した場合の分割回数とブロック及び平均輝度
値等との関係を示す。
【図４】 本実施形態の実際に作成したドットパターン
の一例を示す。
の一例を示す。
【図５】 ２枚の撮影画像の対応点を調べる方法を説明
した図である。
した図である。
【図６】 相関を求めるためのブロック構成を示す。
【図７】 従来のスポット光投影法を示す。
【図８】 従来のスリット光投影法を示す。
【図９】 （Ａ）、（Ｂ）は従来の空間コード化パター
ン光投影法を示す。
ン光投影法を示す。
１０ パターン領域 ２１、２２ 撮影画像 ２３ ウィンドウ ２６ 相関器 ２８ 判断器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリビエ デラハヤ 東京都渋谷区広尾５−19−９広尾ＯＮビル 株式会社ゲン・テック内 (72)発明者 仲山 恭央 東京都渋谷区広尾５−19−９広尾ＯＮビル 株式会社ゲン・テック内 Ｆターム(参考） 2H059 AA18 AA38 5B057 AA20 BA02 DA08 DA11 DB03 DB09 DC22 DC34 5C061 AA29 AB04 AB08 AB24
Claims (7)
- 【請求項１】 ３次元空間における対象物体面に光模様
を投射し、該３次元物体の形状等を再構成するためのプ
ロジェクタにおいて、該プロジェクタ用パターンマスク
のパターン模様をドットパターンで形成し、該ドットパ
ターンは該パターン領域を複数のブロックに分割し、分
割された小ブロックとそれ等から合成される大ブロック
との間に一定の関係を持たせ、かつ、ブロック毎にドッ
トの輝度値の平均値が異なる値となるように指定したこ
とを特徴とするパターンマスク。 - 【請求項２】 前記パターンマスクは、該パターンの模
様を投射された対象物体を複数の視点から撮影し、該模
様によって該複数の撮影画像間の対応点が求められるよ
うにブロックのドットの平均輝度値を指定したことを特
徴とする請求項１に記載のパターンマスク。 - 【請求項３】 前記パターンマスクは、前記パターン領
域を複数回小ブロックに分割し、第１回目に分割された
ブロックのドットの平均輝度値を乱数により指定し、第
２回目に分割されたブロックのドットの平均輝度値を第
１回目に分割されたブロックに指定された平均輝度値を
平均値とする乱数により指定し、第３回目以降も同様に
分割されたブロックの平均輝度値を分割前のブロックに
指定された平均輝度値を平均値とする乱数により指定
し、最後に分割された小ブロックのドットの輝度値を上
記手順によって指定された平均輝度値と同一の輝度値を
指定し、又はその平均輝度値を平均値とする乱数によっ
て指定したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何
れか１に記載のパターンマスク。 - 【請求項４】 前記分割されたブロックのドットの平均
輝度値を定める乱数は、正規分布乱数を使用し、分割回
数の増加に従って分散値が減少する乱数であることを特
徴とする請求項３に記載のパターンマスク。 - 【請求項５】 前記パターンマスクは、前記パターン領
域を複数回小ブロックに分割し、第１回目に分割された
ブロックのブロック輝度値を分布幅Ｗ１の一様乱数によ
り指定し、２回目に分割されたブロックのブロック輝度
値を分布幅Ｗ２の一様乱数により指定し、第３回目以降
の分割も同様に指定し、前記分布幅を分割回数に従って
減少させると共に、最後に分割された小ブロックの各ド
ットの輝度値は、上記分割より指定されたブロック輝度
値の総和を前記分布幅を用いて基準化し、該基準化され
た輝度値と同一の輝度値を指定し、又は該基準化された
輝度値を基準として一様乱数により指定したことを特徴
とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載のパター
ンマスク。 - 【請求項６】 前記パターンマスクは、ドットの輝度値
を略２５６段階のグレイ濃度の輝度値としたことを特徴
とする請求項１〜請求項５の何れか１に記載のパターン
マスク。 - 【請求項７】 前記パターンマスクは、ドットの輝度値
が２値の輝度値からなることを特徴とする請求項１〜請
求項４の何れか１に記載のパターンマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26238799A JP2001083639A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | プロジェクタ用パターンマスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26238799A JP2001083639A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | プロジェクタ用パターンマスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083639A true JP2001083639A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17375064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26238799A Pending JP2001083639A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | プロジェクタ用パターンマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001083639A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009031334A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Sharp Corp | プロジェクタ及びプロジェクタの投射方法 |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26238799A patent/JP2001083639A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009031334A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Sharp Corp | プロジェクタ及びプロジェクタの投射方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050613 |