JP2001143081A - 物体の三次元形状モデル作製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラで撮影可能な範囲に存在する対象物の
三次元形状データを生成し、それにより物体の三次元形
状モデルを作製することである。 【解決手段】 入力画像において画面上で対象物体を囲
むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
定し、ステレオ計測処理によって前記モデル計測点の三
次元位置データを計測することで物体上のモデル構成点
を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
ータを生成し、前記三次元形状データから物体の三次元
形状モデルを作製することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の三次元形状
モデル作製装置に関する。詳しくは、カメラによって得
られた画像データを使用して、カメラで撮影可能な範囲
に存在する工業部品等の対象物体の三次元形状データを
生成し、それにより物体認識処理等に用いる物体の三次
元形状モデルを作製する装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】本発明者は、既に、三次元形状モデルを作
製する方法として、幾つかの提案を行っている。その一
つとして、入力画像から物体の外形、凹凸、模様等を輪
郭線、直線特徴、円弧特徴として抽出し、作業者が部品
の形状モデルを構成するために必要な特徴を抽出特徴か
ら選択し、選択した特徴に関してステレオ視による三角
測量（これを”ステレオ計測と呼ぶ”）によって各特徴
の三次元位置データを求めることで、対象物体の三次元
形状モデルを作製する装置を提案した（特願平７−２３
２２２５号）。また、物体の三次元位置姿勢を検出する
装置としては、上記提案で扱った特徴に加え、角特徴、
閉曲線特徴、円特徴による三次元形状モデルを用いる装
置を提案した（特願平８−１８６１３号、特願平８−１
００９７４号、特願平１０−２４７９６８号、特願平１
１−２３２４５４号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記提案では、物体の
外形、凹凸、模様等から輪郭線、直線、角、閉曲線、円
といった特徴を抽出し、ステレオ計測によってそれら特
徴の三次元位置データを計測し、こうして得られた三次
元位置データを持つ特徴データの集合として物体の三次
元形状モデルを構成した。このため、システムは三次元
形状モデルを構成する特徴データを持っていれば良く、
モデルを現すために必要なデータ量を非常に小さくする
事ができ、またモデルのデータ量が小さいため座標変換
等の計算に必要な処理時間が少なく、物体認識に用いる
際は高速な処理が可能となる。

【０００４】しかしながら、円柱や球面のような滑らか
な曲面を持つ物体に対しては、表面に模様がない場合
は、その表面上の特徴が抽出されないため、上記提案の
様な特徴を基礎としたモデルを構成出来ない。また、特
徴のみで構成したモデルでは特徴と特徴との間にデータ
が存在しないため、例えば、その部分に何か異物が存在
した場合等は、それを検知することは難しい。本発明の
目的は、カメラで撮影可能な範囲に存在する対象物の三
次元形状データを生成し、それにより物体の三次元形状
モデルを作製することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１に係る三次元形状モデル作製装置は、入力
画像において画面上で対象物体を囲むモデル計測範囲を
設定し、前記モデル計測範囲において予め設定しておい
た間隔でモデル計測点を格子状に設定し、ステレオ計測
処理によって前記モデル計測点の三次元位置データを計
測することで物体上のモデル構成点を生成し、前記モデ
ル構成点の集合として三次元形状データを生成し、前記
三次元形状データから物体の三次元形状モデルを作製す
ることを特徴とする。

【０００６】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る三次元形状モデル作製装置は、入力画像において画面
上で対象物体を囲むモデル計測範囲を設定し、前記モデ
ル計測範囲において予め設定しておいた間隔でモデル計
測点を格子状に設定し、ステレオ計測処理によってモデ
ル計測点の三次元位置データを計測することで物体上の
モデル構成点を生成し、前記モデル構成点の集合として
三次元形状データを生成し、前記三次元形状データに対
してメディアンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑
化した三次元形状データに対して予め設定しておいた対
象存在範囲に入る部分を対象物体に関する三次元形状デ
ータとして切り出し、切り出した三次元形状データから
物体の三次元形状モデルを作製することを特徴とする。

【０００７】上記目的を達成する本発明の請求項３に係
る三次元形状モデル作製装置は、入力画像において画面
上で対象物体を囲むモデル計測範囲を設定し、前記モデ
ル計測範囲において予め設定しておいた間隔でモデル計
測点を格子状に設定し、ステレオ計測処理によって前記
モデル計測点の三次元位置データを計測することで物体
上のモデル構成点を生成し、前記モデル構成点の集合と
して三次元形状データを生成し、前記三次元形状データ
に対してメディアンフィルタによる平滑化処理を行い、
平滑化した三次元形状データに対して対象物体の範囲を
画面上で連続直線で囲むことにより対象物体に関する三
次元形状データのみを切り出し、切り出した三次元形状
データから物体の三次元形状モデルを作製することを特
徴とする。

【０００８】上記目的を達成する本発明の請求項４に係
る三次元形状モデル作製装置は、入力画像において画面
上で対象物体を囲むモデル計測範囲を設定し、前記モデ
ル計測範囲において予め設定しておいた間隔でモデル計
測点を格子状に設定し、ステレオ計測処理によって前記
モデル計測点の三次元位置データを計測することで物体
上のモデル構成点を生成し、前記モデル構成点の集合と
して三次元形状データを生成し、前記三次元形状データ
に対してメディアンフィルタによる平滑化処理を行い、
平滑化した三次元形状データに対して対象物体の範囲を
画面止で連続直線で囲むことにより対象物体に関する三
次元形状データのみを切り出す処理と、入力画像に映っ
た物体の外形、凹凸、模様等から輪郭線、直線、角、閉
曲線、円といった特徴を抽出し、モデルを構成するため
に必要な特徴を選択し、ステレオ計測によってそれら特
徴の三次元位置データを計測し、こうして得られた三次
元位置データを持つ特徴データから三次元形状データを
生成する処理と、最後に上記二種類の処理から生成した
三次元形状データを組み合わせて物体の三次元形状モデ
ルをモデル構成点と特徴データの集合として構成するこ
とを特徴とする。

【０００９】上記目的を達成する本発明の請求項５に係
る三次元形状モデル作製装置は、入力画像において画面
上で対象物体を囲むモデル計測範囲を設定し、前記モデ
ル計測範囲において予め設定しておいた間隔でモデル計
測点を格子状に設定し、ステレオ計測処理によって前記
モデル計測点の三次元位置データを計測することで物体
上のモデル構成点を生成し、前記モデル構成点の集合と
して三次元形状データを生成し、前記三次元形状データ
に対してメディアンフィルタによる平滑化処理を行って
平滑化三次元形状データを生成し、平滑化した三次元形
状データに対して対象物体の範囲を画面上で連続直線で
囲むことにより対象物体に関する三次元形状のみを切り
出す一方、入力画像に映った物体の外形、凹凸、模様等
から輪郭線、直線、角、閉曲線、円といった特徴を抽出
し、モデルを構成するために必要な特徴を選択し、生成
しておいたモデル構成点による三次元形状データを元に
特徴の三次元位置データを設定し、こうして得られた三
次元位置データを持つ特徴データから三次元形状データ
を生成し、最後に生成した二種類の三次元形状データを
組み合わせ、物体の三次元形状モデルをモデル構成点と
特徴データの集合として構成することを特徴とする。

【００１０】上記目的を達成する本発明の請求項６に係
る三次元形状モデル作製装置は、入力画像において画面
上で対象物体を囲むモデル計測範囲を設定し、前記モデ
ル計測範囲において予め設定しておいた間隔でモデル計
測点を格子状に設定し、ステレオ計測処理によってモデ
ル計測点の三次元位置データを計測することで物体上の
モデル構成点を生成し、前記モデル構成点の集合として
三次元形状データを生成し、前記三次元形状データに対
してメディアンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑
化した三次元形状データに対して予め設定しておいた対
象存在範囲に入る部分を対象物体に関する三次元形状デ
ータとして切り出す処理と、入力画像に映った物体の外
形、凹凸、模様等から輪郭線、直線、角、閉曲線、円と
いった特徴を抽出し、モデルを構成するために必要な特
徴を選択し、ステレオ計測によってそれら特徴の三次元
位置データを計測し、こうして得られた三次元位置デー
タを持つ特徴データから三次元形状データを生成する処
理と、最後に上記二種類の処理から生成した三次元形状
データを組み合わせ、物体の三次元形状モデルをモデル
構成点と特徴データの集合として構成することを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕本実施例は、本発明
の第１の基本的な考え方に基づくものである。上記提案
では、物体の外形、凹凸、模様等から輪郭線、直線、
角、閉曲線、円といった特徴を抽出し、ステレオ計測に
よってそれら特徴の三次元位置データを計測し、こうし
て得られた三次元位置データを持つ特徴データの集合と
して物体の三次元形状モデルを構成したが、本実施例で
は、三次元モデルを特徴データで構成する代わりに、画
面上で設定した長方形範囲内（これを”モデル計測範
囲”と呼ぶ）に格子状に設定した点（これを”モデル計
測点”と呼ぶ）についてステレオ計測により三次元位置
データを計測し、三次元位置データを持つ点データ（こ
れを”モデル構成点”と呼ぶ）の集合として物体の三次
元形状モデルを構成する。

【００１２】そのため、本実施例に係る三次元形状モデ
ル作製装置は、図１に示すように、画像入力するための
カメラ１と、入力画像において対象物体を囲むモデル計
測範囲に格子状に設定されたモデル計測点の三次元位置
データをステレオ計測によって計測するモデル構成点生
成器２と、モデル構成点の集合として三次元形状データ
を生成するモデル構成点三次元形状データ生成部３と、
その三次元形状データを記憶するモデルメモリ４とを備
えるものである。

【００１３】本実施例においては、モデル計測範囲は対
象物体の映った画面を見ながら作業者が対象物体のモデ
ルとして必要な部分が入るように設定し、また、モデル
計測点の設定に必要なモデル計測点の間隔は予めパラメ
ータとして設定しておくこととする。この三次元形状モ
デル作製装置によれば、物体の三次元形状モデルをモデ
ル構成点の集合で構成するため、対象物体が多面体のよ
うに角張っている場合はもちろん、円柱や球面のような
滑らかな曲面から構成される場合でも、対象物の三次元
形状データを生成でき、これにより三次元形状モデルを
作製することができる。

【００１４】また、データの入力手段としてカメラ１に
よる入力画像を用いているため、対象物体がどのような
大きさのものであっても、カメラで撮影可能な範囲内に
存在する物体であれば、例えば、建造物、もしくは山
肌、崖といった自然の地形のような工業部品以外の対象
であっても、物体の三次元形状モデルを作製することが
できる。尚、上述したモデル構成点生成器２及びモデル
構成点三次元形状データ生成部３の各機能を実現するた
めのソフトウェアをフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の媒体に記憶し、その媒体をコンピュータに読み込ん
で上記装置を実現するようにしても良い。

【００１５】〔実施例２〕本実施例は、平滑化処理を加
えた部品形状モデル作製装置である。ステレオ計測処理
による位置計測では、二枚の画像の対応点間違いによっ
て計測した位置が実際の位置と大きく異なる結果を得る
場合がある。この場合、モデル構成点から生成した対象
物の三次元形状データは、ある部分が周囲からみて針の
ように突き出ていたり、逆に井戸のように細く凹んだ形
状となる。

【００１６】そこで、実施例１で述べたように、モデル
構成点を得た後に、メディアンフィルタ（参考「画像解
析ハンドブック」高木幹雄，下田陽久監修，東京大学出
版会，ｐｐ５３９−５４０，１９９１）によりデータの
平滑化処理を行う機能を加え、平滑化したモデル構成点
により対象物の三次元形状データを生成することで、ス
テレオ計測処理による対応点間違いを排除した三次元形
状モデルを作製する。

【００１７】この部品形状モデル作製装置によれば、実
施例１で奏される効果に加えて、モデル構成点の平滑化
を行うため、ステレオ計測処理の対応点間違いによるモ
デル構成点の位置データの間違いを修正することができ
る。尚、上述した実施例と同様に、メディアンフィルタ
によりデータの平滑化処理を行う機能をも実現するため
のソフトウェアをフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の媒体に記憶し、その媒体をコンピュータに読み込んで
上記装置を実現するようにしても良い。

【００１８】〔実施例３〕本実施例は、対象部切り出し
機能を加えた部品形状モデル作製装置である。実施例
１，２のように、画面上で対象物体を囲む長方形範囲と
してモデル計測範囲を設定することは、モデル計測点の
設定を容易にし、また、平滑化処理のための計算を簡単
にする効果がある。その反面、この三次元形状データは
対象物体以外の部分の形状データをも含むものとなる。

【００１９】そこで、実施例２の装置により三次元形状
データを得た後、作業者が対象物体の範囲を画面上で連
続直線で囲むことにより、対象物体に関する三次元形状
データのみを切り出し、切り出した三次元形状データに
よって三次元形状モデルを構成する。この装置によれ
ば、実施例２で奏される効果に加え、対象物体の必要な
三次元形状データのみを持つためデータ量を小さくで
き、また、余分なデータを持たないことで座標変換等の
計算を高速化できる。

【００２０】〔実施例４〕本実施例は、特徴データを加
えた部品形状モデル作製装置である。対象物体を現す三
次元形状データを生成する際、実施例３の装置の手法に
よる対象物体に関するモデル構成点の集合として三次元
形状データを生成する処理と、従来技術の欄において述
べた提案の手法による三次元位置データを持つ特徴デー
タの集合として三次元形状データを生成する処理の二種
類の処理をそれぞれ別に行い、三次元形状モデルを作製
する際、三次元形状モデルをモデル構成点と特徴データ
の集合として構成する。

【００２１】そのため、本実施例に係る部品形状モデル
作製装置は、図２に示すように、画像入力するためのカ
メラ１と、入力画像において対象物体を囲むモデル計測
範囲に格子状に設定されたモデル計測点の三次元位置デ
ータをステレオ計測によって計測するモデル構成点生成
器２と、作業者により囲まれた連続直線で切り出された
モデル構成点の集合として三次元形状データを生成する
モデル構成点三次元形状データ生成部３と、入力画像か
ら物体の外形、凹凸、模様等を輪郭線、直線特徴、円弧
特徴として抽出する特徴抽出器５と、ステレオ計測によ
って各特徴の三次元形状データを求める特徴モデル作製
器６と、切り出されたモデル構成点と特徴データの集合
として三次元形状データを記憶するモデルメモリ４とを
備えるものである。

【００２２】この部品形状モデル作製装置によれば、実
施例３で奏される効果に加えて、上記提案の物体認識処
理を容易に活用でき、また、特徴と特徴との間に異物が
存在している場合等は、その部分のモデル構成点の位置
から異物の存在を容易に検出できる効果がある。尚、上
述したモデル構成点生成器２、モデル構成点三次元形状
データ生成部３、特徴抽出器５及び特徴モデル作製器６
の各機能を実現するためのソフトウェアをフロッピーデ
ィスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に記憶し、その媒体をコ
ンピュータに読み込んで上記装置を実現するようにして
も良い。

【００２３】〔実施例５〕本実施例は、実施例４と同様
に特徴データを加えた部品形状モデル作製装置である。
対象物体を現す三次元形状データを生成する際、まず、
実施例３の装置の手法による対象物体に関するモデル構
成点の集合として三次元形状データを生成する処理を行
い、次に従来技術の欄において述べた手法により、モデ
ルを構成する特徴データの集合を画面上の特徴データで
生成し、各特徴の三次元位置データを得る際、上記手法
によるステレオ計測処理を用いる代わりに、先に生成し
ておいたモデル構成点の三次元形状データを用いて各特
徴の三次元位置データを設定する処理を行うことで、三
次元位置データを持つ特徴データの集合を生成し、最後
に、三次元形状モデルを作製する際、三次元形状モデル
をモデル構成点と特徴データの集合として構成する。

【００２４】そのため、本実施例に係る部品形状モデル
作製装置は、図３に示すように、画像入力するためのカ
メラ１と、入力画像において対象物体を囲むモデル計測
範囲に格子状に設定されたモデル計測点の三次元位置デ
ータをステレオ計測によって計測するモデル構成点生成
器２と、モデル構成点の集合として三次元形状データを
生成するモデル構成点三次元形状データ生成部３と、入
力画像から物体の外形、凹凸、模様等を輪郭線、直線特
徴、円弧特徴として抽出する特徴抽出器５と、モデル構
成点の三次元形状データを用いて各特徴の三次元形状デ
ータを求める特徴モデル作製器１６と、モデル構成点と
特徴データの集合として三次元形状データを記憶するモ
デルメモリ４とを備えるものである。

【００２５】この部品形状モデル作製装置によれば、実
施例４で奏される効果に加えて、特徴データの三次元位
置データを設定する際、既に生成してあるモデル構成点
の三次元形状データを用いるため、特徴の三次元位置デ
ータを得るためのステレオ計測処理を省くことができ、
また、三次元位置データの元となるモデル構成点の三次
元形状データは平滑化処理を行った精度の良いものであ
るため、特徴データとして精度良い三次元位置データを
設定することができる。尚、上述したモデル構成点生成
器２、モデル構成点三次元形状データ生成部３、特徴抽
出器５及び特徴モデル作製器１６の各機能を実現するた
めのソフトウェアをフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の媒体に記憶し、その媒体をコンピュータに読み込ん
で上記装置を実現するようにしても良い。

【００２６】〔実施例６〕本実施例は、本発明の第２の
基本的な考え方に基づくものである。上述したように実
施例３では、生成した三次元形状データから、対象物体
に関する三次元形状データを切り出す処理において、作
業者が対象物体の範囲を画面上で連続直線で囲む方式を
用いた。

【００２７】即ち、実施例３では、画面上で設定したモ
デル計測範囲に格子状に設定したモデル計測点につい
て、ステレオ計測により三次元位置データを計測して物
体上のモデル構成点を生成し、物体の三次元形状モデル
をモデル構成点の集合として構成するため、作業者が対
象物体の範囲を画面上で連続直線で囲むことが必要であ
り、この処理を自動化できないという課題がある。

【００２８】本実施例では、対象物体の範囲を連続直線
で囲む代わりに、対象物体の存在し得る三次元的な付置
範囲（これを”対象存在範囲”と呼ぶ）を予め設定して
おき、三次元形状データにおいて対象存在範囲に入る部
分だけを切り出すことで、対象物体に関する三次元形状
データを切り出す方式を用いる。そのため、本実施例に
係る三次元形状モデル作製装置は、図４に示すように、
画像入力するためのカメラ１と、入力画像において対象
物体を囲むモデル計測範囲に格子状に設定されたモデル
計測点の三次元位置データをステレオ計測によって計測
するモデル構成点生成器２と、モデル構成点の集合とし
て三次元形状データを生成して、その三次元形状データ
において対象存在範囲に入る部分だけを切り出すモデル
構成点三次元形状データ生成部１３と、切り出された三
次元形状データを記憶するモデルメモリ４とを備えるも
のである。

【００２９】ここで、モデル構成点三次元形状データ生
成部１３としては、モデル構成点生成器２により生成し
た三次元形状データに対してメディアンフィルタによる
平滑化処理を行い、平滑化した三次元形状データに対し
て予め設定しておいた対象存在範囲に入る部分を対象物
体に関する三次元形状データとして切り出すもの用いる
ことができる。

【００３０】この三次元形状モデル作製装置によれば、
実施例１の装置と同様、物体の三次元形状モデルをモデ
ル構成点の集合で構成するため、対象物体が多面体のよ
うに角張っている場合はもちろん、円柱や球面のような
滑らかな曲面から構成される場合でも、対象物の三次元
形状データを生成でき、これにより三次元形状モデルを
作製することができる。また、データの入力手段として
カメラ１による入力画像を用いているため、対象物体が
どのような大きさのものであっても、カメラで撮影可能
な範囲内に存在する物体であれば、例えば建造物、もし
くは山肌、崖といった自然の地形のような工業部品以外
の対象であっても、物体の三次元形状モデルを作製する
ことができる。

【００３１】さらに、対象物体に関する三次元形状デー
タを切り出す処理において、対象存在範囲に入る部分を
対象物体の三次元形状データとするため、予めパラメー
タを設定しておけば、画像入力からモデル構成点による
三次元形状モデル作製までの処理を自動化できる。尚、
上述したモデル構成点生成器２及びモデル構成点三次元
形状データ生成部１３の各機能を実現するためのソフト
ウェアをフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に
記憶し、その媒体をコンピュータに読み込んで上記装置
を実現するようにしても良い。

【００３２】〔実施例７〕本実施例は、特徴データを加
えた部品形状モデル作製装置である。対象物体を現す三
次元形状データを生成する際、実施例６の手法による対
象物体に関するモデル構成点の集合として三次元形状デ
ータを生成する処理と、従来技術の欄で述べた提案の手
法による三次元位置データを持つ特徴データの集合とし
て三次元形状データを生成する処理の二種類の処理をそ
れぞれ別に行い、三次元形状モデルを作製する際、三次
元形状モデルをモデル構成点と特徴データの集合として
構成する。

【００３３】そのため、本実施例に係る部品形状モデル
作製装置は、図５に示すように、画像入力するためのカ
メラ１と、入力画像において対象物体を囲むモデル計測
範囲に格子状に設定されたモデル計測点の三次元位置デ
ータをステレオ計測によって計測するモデル構成点生成
器２と、モデル構成点の集合として三次元形状データを
生成して、その三次元形状データにおいて対象存在範囲
に入る部分だけを切り出すモデル構成点三次元形状デー
タ生成部１３と、入力画像から物体の外形、凹凸、模様
等を輪郭線、直線特徴、円弧特徴として抽出する特徴抽
出器５と、ステレオ計測によって各特徴の三次元形状デ
ータを求める特徴モデル作製器６と、切り出されたモデ
ル構成点と特徴データの集合として記憶するモデルメモ
リ４とを備えるものである。

【００３４】この装置によれば、実施例６で奏される効
果に加えて、前述した従来技術の欄で述べた提案の物体
認識処理を容易に活用でき、また、特徴と特徴との間に
異物が存在している場合等は、その部分のモデル構成点
の位置から異物の存在を容易に検出できる効果がある。
尚、上述したモデル構成点生成器２、モデル構成点三次
元形状データ生成部１３、特徴抽出器５及び特徴モデル
作製器６の各機能を実現するためのソフトウェアをフロ
ッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に記憶し、その
媒体をコンピュータに読み込んで上記装置を実現するよ
うにしても良い。

【００３５】〔実施例８〕本実施例は、実施例７と同様
に特徴データを加えた部品形状モデル作製装置である。
対象物体を現す三次元形状データを生成する際、まず、
実施例６の手法による対象物体に関するモデル構成点の
集合として三次元形状チータを生成する処理を行い、次
に、前述した従来技術の欄で述べた提案の手法により、
モデルを構成する特徴データの集合を画面上の特徴デー
タで生成し、各特徴の三次元位置データを得る際、実施
例６の手法によるステレオ計測処理を用いる代わりに、
先に生成しておいたモデル構成点の三次元形状データを
用いて各特徴の三次元位置データを設定する処理を行う
ことで、三次元位置データを持つ特徴データの集合を生
成し、最後に、三次元形状モデルを作製する際、三次元
形状モデルをモデル構成点と特徴データの集合として構
成する。

【００３６】そのため、本実施例に係る部品形状モデル
作製装置は、図６に示すように、画像入力するためのカ
メラ１と、入力画像において対象物体を囲むモデル計測
範囲に格子状に設定されたモデル計測点の三次元位置デ
ータをステレオ計測によって計測するモデル構成点生成
器２と、モデル構成点の集合として三次元形状データを
生成して、その三次元形状データにおいて対象存在範囲
に入る部分だけを切り出すモデル構成点三次元形状デー
タ生成部１３と、入力画像から物体の外形、凹凸、模様
等を輪郭線、直線特徴、円弧特徴として抽出する特徴抽
出器５と、モデル構成点の三次元形状データを用いて各
特徴の三次元形状データを求める特徴モデル作製器１６
と、切り出されたモデル構成点と特徴データの集合とし
て三次元形状データを記憶するモデルメモリ４とを備え
るものである。

【００３７】この部品形状モデル作製装置によれば、実
施例７で奏される効果に加え、特徴データの三次元位置
データを設定する際、既に生成してあるモデル構成点の
三次元形状データを用いるため、特徴の三次元位置デー
タを得るためのステレオ計測処理を省くことができ、ま
た、三次元位置データの元となるモデル構成点の三次元
形状データは平滑化処理を行った精度の良いものである
ため、特徴データとして精度良い三次元位置データを設
定することができる。尚、上述したモデル構成点生成器
２、モデル構成点三次元形状データ生成部１３、特徴抽
出器５及び特徴モデル作製器１６の各機能を実現するた
めのソフトウェアをフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の媒体に記憶し、その媒体をコンピュータに読み込ん
で上記装置を実現するようにしても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下の効果を奏する。 （１）データの入力手段としてカメラによる入力画像を
用いているため、対象物体がどのような大きさのもので
あっても、カメラで撮影可能な範囲内に存在する物体で
あれば、例えば建造物、もしくは山肌、崖といった自然
の地形のような工業部品以外の対象であっても、物体の
三次元形状モデルを作製することができる。 （２）データの入力手段としてカメラによる入力画像を
用いているため、対象物に触ることなく非接触で物体の
三次元形状モデルを作製することができる。 （３）三次元形状データを構成するデータとして、三次
元位置データを持つモデル構成点の集合を用いるため、
円柱や球面のような滑らかな曲面を持つ物体に対しても
三次元形状モデルを作製することができる。 （４）対象物体上に関してモデル構成点を格子状にまん
べんなく設定するため、対象物上に異物が存在する場合
は、それを容易に検知できる。 （５）平滑化処理を行ったモデル構成点の三次元形状デ
ータから特徴データの三次元位置データを設定すること
で、より精度の良い三次元位置データを持つ特徴データ
を三次元形状モデルに用いることができる。 （６）対象物体に関する三次元形状データを切り出す処
理において、対象存在範囲に入る部分を対象物体の三次
元形状データとするため、画像入力からモデル構成点に
よる三次元形状モデル作製までの処理を自動化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【図２】本発明の実施例４に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【図３】本発明の実施例５に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【図４】本発明の実施例６に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【図５】本発明の実施例７に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【図６】本発明の実施例８に係る物体の三次元形状モデ
ル作製装置の構成図である。

【符号の説明】

１ カメラ ２ モデル構成点生成器 ３，１３ モデル構成点三次元形状データ生成部 ４ モデルメモリ ５ 特徴抽出器 ６，１６ 特徴モデル作製器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA51 BB05 DD00 FF05 JJ03 JJ26 QQ24 QQ33 2F112 AC06 BA20 FA07 FA21 FA35 5B050 BA04 BA09 BA10 DA02 EA03 EA05 EA07 EA15 FA19 GA08 5B057 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CC01 CE05 CE06 CE09 CF05 CH09 DB02 DB09 DC01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データから物体の三次元
   形状モデルを作製することを特徴とする物体の三次元形
   状モデル作製装置。
2. 【請求項２】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データに対してメディア
   ンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑化した三次元
   形状データに対して予め設定しておいた対象存在範囲に
   入る部分を対象物体に関する三次元形状データとして切
   り出し、切り出した三次元形状データから物体の三次元
   形状モデルを作製することを特徴とする物体の三次元形
   状モデル作製装置。
3. 【請求項３】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データに対してメディア
   ンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑化した三次元
   形状データに対して対象物体の範囲を画面上で連続直線
   で囲むことにより対象物体に関する三次元形状データの
   みを切り出し、切り出した三次元形状データから物体の
   三次元形状モデルを作製することを特徴とする物体の三
   次元形状モデル作製装置。
4. 【請求項４】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データに対してメディア
   ンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑化した三次元
   形状データに対して対象物体の範囲を画面止で連続直線
   で囲むことにより対象物体に関する三次元形状データの
   みを切り出す処理と、入力画像に映った物体の外形、凹
   凸、模様等から輪郭線、直線、角、閉曲線、円といった
   特徴を抽出し、モデルを構成するために必要な特徴を選
   択し、ステレオ計測によってそれら特徴の三次元位置デ
   ータを計測し、こうして得られた三次元位置データを持
   つ特徴データから三次元形状データを生成する処理と、
   最後に上記二種類の処理から生成した三次元形状データ
   を組み合わせて物体の三次元形状モデルをモデル構成点
   と特徴データの集合として構成することを特徴とする物
   体の三次元形状モデル作製装置。
5. 【請求項５】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データに対してメディア
   ンフィルタによる平滑化処理を行って平滑化三次元形状
   データを生成し、平滑化した三次元形状データに対して
   対象物体の範囲を画面上で連続直線で囲むことにより対
   象物体に関する三次元形状のみを切り出す一方、入力画
   像に映った物体の外形、凹凸、模様等から輪郭線、直
   線、角、閉曲線、円といった特徴を抽出し、モデルを構
   成するために必要な特徴を選択し、生成しておいたモデ
   ル構成点による三次元形状データを元に特徴の三次元位
   置データを設定し、こうして得られた三次元位置データ
   を持つ特徴データから三次元形状データを生成し、最後
   に生成した二種類の三次元形状データを組み合わせ、物
   体の三次元形状モデルをモデル構成点と特徴データの集
   合として構成することを特徴とする物体の三次元形状モ
   デル作製装置。
6. 【請求項６】 入力画像において画面上で対象物体を囲
   むモデル計測範囲を設定し、前記モデル計測範囲におい
   て予め設定しておいた間隔でモデル計測点を格子状に設
   定し、前記モデル計測点の三次元位置データをステレオ
   計測処理によって計測することで物体上のモデル構成点
   を生成し、前記モデル構成点の集合として三次元形状デ
   ータを生成し、前記三次元形状データに対してメディア
   ンフィルタによる平滑化処理を行い、平滑化した三次元
   形状データに対して予め設定しておいた対象存在範囲に
   入る部分を対象物体に関する三次元形状データとして切
   り出す処理と、入力画像に映った物体の外形、凹凸、模
   様等から輪郭線、直線、角、閉曲線、円といった特徴を
   抽出し、モデルを構成するために必要な特徴を選択し、
   ステレオ計測によってそれら特徴の三次元位置データを
   計測し、こうして得られた三次元位置データを持つ特徴
   データから三次元形状データを生成する処理と、最後に
   上記二種類の処理から生成した三次元形状データを組み
   合わせ、物体の三次元形状モデルをモデル構成点と特徴
   データの集合として構成することを特徴とする物体の三
   次元形状モデル作製装置。