JP2001264017A - ３次元画像撮影装置 - Google Patents
３次元画像撮影装置Info
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- JP2001264017A JP2001264017A JP2000081369A JP2000081369A JP2001264017A JP 2001264017 A JP2001264017 A JP 2001264017A JP 2000081369 A JP2000081369 A JP 2000081369A JP 2000081369 A JP2000081369 A JP 2000081369A JP 2001264017 A JP2001264017 A JP 2001264017A
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- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３次元形状の誤検出を生じずに高解像度のパ
ターン検出を行うことができる３次元画像撮影装置を提
供する。 【解決手段】 撮影対象１に投影されたストライプパタ
ーンを撮影し、撮影データの輝度値の差（ＭＴＦ値）が
所定の範囲に収まるようにパターン設定部１１Ｃでスト
ライプパターンの本数を決定するようにした。
ターン検出を行うことができる３次元画像撮影装置を提
供する。 【解決手段】 撮影対象１に投影されたストライプパタ
ーンを撮影し、撮影データの輝度値の差（ＭＴＦ値）が
所定の範囲に収まるようにパターン設定部１１Ｃでスト
ライプパターンの本数を決定するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン投影法を
用いて対象物体までの距離情報を取得する３次元画像撮
影装置に関し、特に、対象物体に依存せずに高解像度で
撮影範囲内の距離値を取得することができる３次元画像
撮影装置に関する。
用いて対象物体までの距離情報を取得する３次元画像撮
影装置に関し、特に、対象物体に依存せずに高解像度で
撮影範囲内の距離値を取得することができる３次元画像
撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】対象物体の形状を測定する手法として、
従来より、パッシブ手法（ｓｈａｐｅｆｒｏｍ Ｘ、ス
テレオ視）と、アクティブ手法（レーザーレーダ、パタ
ーン投影、スポット投影)とが知られている。このう
ち、パッシブ手法は、汎用的であり、対象物体に対する
制約が少ないという特色を有し、アクティブ手法は、投
光手段の限界などにより測定できるレンジが小さい場合
が多いが、計測精度は高いという特色を有する。
従来より、パッシブ手法（ｓｈａｐｅｆｒｏｍ Ｘ、ス
テレオ視）と、アクティブ手法（レーザーレーダ、パタ
ーン投影、スポット投影)とが知られている。このう
ち、パッシブ手法は、汎用的であり、対象物体に対する
制約が少ないという特色を有し、アクティブ手法は、投
光手段の限界などにより測定できるレンジが小さい場合
が多いが、計測精度は高いという特色を有する。
【０００３】アクティブ手法の一つであるパターン投影
法では、対象物体に基準となるパターン光を投影し、こ
の基準となるパターン光が投影された方向とは異なる方
向から撮影を行う。撮影されたパターンは、物体の形状
によって変形を受けたものとなる。この撮影された変形
パターンと投影したパターンとの対応づけを行うこと
で、物体の３次元計測を行うことができる。
法では、対象物体に基準となるパターン光を投影し、こ
の基準となるパターン光が投影された方向とは異なる方
向から撮影を行う。撮影されたパターンは、物体の形状
によって変形を受けたものとなる。この撮影された変形
パターンと投影したパターンとの対応づけを行うこと
で、物体の３次元計測を行うことができる。
【０００４】パターン投影法では、変形パターンと投影
したパターンの対応づけを、いかに誤対応を少なく、か
つ、簡便に行うかが課題となる。そこで、様々なパター
ン投影法が従来より提案されている。
したパターンの対応づけを、いかに誤対応を少なく、か
つ、簡便に行うかが課題となる。そこで、様々なパター
ン投影法が従来より提案されている。
【０００５】このような従来のパターン投影法として、
例えば、特開平５−３３２７３７号公報、および特許第
２５６５８８５号公報に示されるものがある。
例えば、特開平５−３３２７３７号公報、および特許第
２５６５８８５号公報に示されるものがある。
【０００６】特開平５−３３２７３７号公報には、パタ
ーン投影法として空間コード化法を用いた３次元画像撮
影装置が示されている。この装置は、レーザ光源と、レ
ーザ光をスリット形に整形するレンズ系と、整形された
レーザ光を対象物体に照射し、走査するスキャンニング
装置と、対象物体からの反射光を検出するＣＣＤカメラ
と、これらを制御する装置とを有する。このような構成
において、対象物体をスキャンニング装置によってレー
ザ光で走査すると、レーザ光が照射された部分と照射さ
れていない部分とが生じて縞模様が形成される。レーザ
光の照射を異なる複数のパターンにより行うことで、対
象物体上はＮ個の識別可能な部分に分割される。対象物
を異なる位置からＣＣＤカメラで撮影した画像上の各画
素が、分割されたどの部分に含まれるかを判別すること
により対象物体の３次元形状を得ることができる。
ーン投影法として空間コード化法を用いた３次元画像撮
影装置が示されている。この装置は、レーザ光源と、レ
ーザ光をスリット形に整形するレンズ系と、整形された
レーザ光を対象物体に照射し、走査するスキャンニング
装置と、対象物体からの反射光を検出するＣＣＤカメラ
と、これらを制御する装置とを有する。このような構成
において、対象物体をスキャンニング装置によってレー
ザ光で走査すると、レーザ光が照射された部分と照射さ
れていない部分とが生じて縞模様が形成される。レーザ
光の照射を異なる複数のパターンにより行うことで、対
象物体上はＮ個の識別可能な部分に分割される。対象物
を異なる位置からＣＣＤカメラで撮影した画像上の各画
素が、分割されたどの部分に含まれるかを判別すること
により対象物体の３次元形状を得ることができる。
【０００７】特許第２５６５８８５号公報には、パター
ン投影法として空間パターンコード化方法を用いた３次
元画像撮影装置が示されている。この装置は、３値の階
調領域を有し、階調領域の境界線の交点において少なく
とも３種類の階調領域が互いに接しているように配置し
た３値格子板パターン原画と、このパターン原画を介し
て物体に３値格子板パターン光を投影するプロジェクタ
と、３値格子板パターン光が投影された物体を撮影する
ＣＣＤカメラと、パターン原画とＣＣＤカメラの撮影に
よって得られたパターン像との間の対応を行って計測を
行う計測部とを有する。このような構成において、プロ
ジェクタから物体に３値格子板パターン光を投影し、Ｃ
ＣＤカメラによって３値格子板パターン光が投影された
物体を撮影すると、パターン像が得られる。計測部は、
パターン像の階調領域の各交点に周囲の階調の種類と順
序に応じた主コードを付与し、隣接する主コードを上記
交点の識別用の特徴コードとして付与する。これによ
り、撮影パターンとパターン原画とを一義的に対応する
ことができるので、１回の投影で高密度で３次元形状を
得ることができる。
ン投影法として空間パターンコード化方法を用いた３次
元画像撮影装置が示されている。この装置は、３値の階
調領域を有し、階調領域の境界線の交点において少なく
とも３種類の階調領域が互いに接しているように配置し
た３値格子板パターン原画と、このパターン原画を介し
て物体に３値格子板パターン光を投影するプロジェクタ
と、３値格子板パターン光が投影された物体を撮影する
ＣＣＤカメラと、パターン原画とＣＣＤカメラの撮影に
よって得られたパターン像との間の対応を行って計測を
行う計測部とを有する。このような構成において、プロ
ジェクタから物体に３値格子板パターン光を投影し、Ｃ
ＣＤカメラによって３値格子板パターン光が投影された
物体を撮影すると、パターン像が得られる。計測部は、
パターン像の階調領域の各交点に周囲の階調の種類と順
序に応じた主コードを付与し、隣接する主コードを上記
交点の識別用の特徴コードとして付与する。これによ
り、撮影パターンとパターン原画とを一義的に対応する
ことができるので、１回の投影で高密度で３次元形状を
得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の３次元
画像撮影装置によると、投影パターンを精細にするほど
取得データの解像度は上がるが、プロジェクタ等の投影
装置やＣＣＤカメラの解像力に基づいて３次元形状の撮
影パターン領域が隣接する領域の影響を受けやすくなる
ため、誤った値を検出する可能性が高くなるという問題
がある。また、取得パターン領域から検出する特徴量を
大にすると全パターンを符号化する際の符号長が短くな
るが、誤った特徴量を検出する可能性が高くなるという
問題がある。
画像撮影装置によると、投影パターンを精細にするほど
取得データの解像度は上がるが、プロジェクタ等の投影
装置やＣＣＤカメラの解像力に基づいて３次元形状の撮
影パターン領域が隣接する領域の影響を受けやすくなる
ため、誤った値を検出する可能性が高くなるという問題
がある。また、取得パターン領域から検出する特徴量を
大にすると全パターンを符号化する際の符号長が短くな
るが、誤った特徴量を検出する可能性が高くなるという
問題がある。
【０００９】従って、本発明の目的は、３次元形状の撮
影時に誤検出を生じずに高解像度でパターン検出が可能
な３次元画像撮影装置を提供することにある。
影時に誤検出を生じずに高解像度でパターン検出が可能
な３次元画像撮影装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、被写体に投影されるパターン光の光軸と同軸
的に設けられるカメラと前記光軸からずれて配置される
他のカメラで前記被写体を撮影することに基づいて前記
被写体の３次元画像を得る３次元画像撮影装置におい
て、前記パターン光の撮影画像から投影時のパターン形
状との特徴量の差を検出して前記パターン光のパターン
形状を決定するパターン決定手段を有する３次元画像撮
影装置を提供する。
するため、被写体に投影されるパターン光の光軸と同軸
的に設けられるカメラと前記光軸からずれて配置される
他のカメラで前記被写体を撮影することに基づいて前記
被写体の３次元画像を得る３次元画像撮影装置におい
て、前記パターン光の撮影画像から投影時のパターン形
状との特徴量の差を検出して前記パターン光のパターン
形状を決定するパターン決定手段を有する３次元画像撮
影装置を提供する。
【００１１】上記した３次元画像撮影装置によると、パ
ターン光の光軸と同軸的に設けられるカメラで被写体に
投影されるパターン光を受光し、パターン光の光軸から
ずれた他のカメラで撮影した被写体の撮影画像からパタ
ーン形状の特徴量の差を検出してパターン光のパターン
形状を決定することによって、被写体の形状やカメラの
特性に基づく誤検出や分解能の低下を防ぐことができ
る。
ターン光の光軸と同軸的に設けられるカメラで被写体に
投影されるパターン光を受光し、パターン光の光軸から
ずれた他のカメラで撮影した被写体の撮影画像からパタ
ーン形状の特徴量の差を検出してパターン光のパターン
形状を決定することによって、被写体の形状やカメラの
特性に基づく誤検出や分解能の低下を防ぐことができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の３次元画像撮影装
置を図面を参照して詳細に説明する。
置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施の形態に係る画像通
信装置を示し、光強度について符号化したパターン光を
撮影対象１に照射する液晶プロジェクタ２と、液晶プロ
ジェクタ２の光軸上に設けられるハーフミラー３と、ハ
ーフミラー３の反射光を液晶プロジェクタ２の光軸上で
受光するＣＣＤカメラ４と、ハーフミラー４を通さずに
撮影対象１を撮影するＣＣＤカメラ５と、画像処理およ
び種々の制御を行う制御部６と、制御部６から出力され
る画像を表示するディスプレイ１２を有する。
信装置を示し、光強度について符号化したパターン光を
撮影対象１に照射する液晶プロジェクタ２と、液晶プロ
ジェクタ２の光軸上に設けられるハーフミラー３と、ハ
ーフミラー３の反射光を液晶プロジェクタ２の光軸上で
受光するＣＣＤカメラ４と、ハーフミラー４を通さずに
撮影対象１を撮影するＣＣＤカメラ５と、画像処理およ
び種々の制御を行う制御部６と、制御部６から出力され
る画像を表示するディスプレイ１２を有する。
【００１４】制御部６は、ＣＣＤカメラ４および５とＲ
Ｓ２３２Ｃケーブルによって接続されてカメラパラメー
タを制御するカメラ制御部７と、ＣＣＤカメラ４および
５とＳ−ＶＩＤＥＯケーブルによって接続されて撮影信
号を入力するビデオキャプチャーカード８と、パターン
光データを液晶プロジェクタ２に出力する投影画像出力
部９と、パターン光データおよびその他の画像データを
格納するメモリ１０と、撮影信号に基づいて画像処理を
行う画像処理部１１Ａ、距離値等の計算を行う計算処理
部１１Ｂ、およびパターン光のパターン形状を設定する
パターン設定部１１Ｃを備えた処理部１１を有する。
Ｓ２３２Ｃケーブルによって接続されてカメラパラメー
タを制御するカメラ制御部７と、ＣＣＤカメラ４および
５とＳ−ＶＩＤＥＯケーブルによって接続されて撮影信
号を入力するビデオキャプチャーカード８と、パターン
光データを液晶プロジェクタ２に出力する投影画像出力
部９と、パターン光データおよびその他の画像データを
格納するメモリ１０と、撮影信号に基づいて画像処理を
行う画像処理部１１Ａ、距離値等の計算を行う計算処理
部１１Ｂ、およびパターン光のパターン形状を設定する
パターン設定部１１Ｃを備えた処理部１１を有する。
【００１５】液晶プロジェクタ２は、光強度で符号化し
た縦ストライプパターンのパターン光データを投影画像
出力部９から入力することによりパターン光を撮影対象
１に照射する。このパターン光は、ストライプ光強度を
ｑ階調とし、隣接するストライプは同階調にならないよ
うにすると、隣接するｋ本のストライプ光による階調の
並び方における場合の数は、
た縦ストライプパターンのパターン光データを投影画像
出力部９から入力することによりパターン光を撮影対象
１に照射する。このパターン光は、ストライプ光強度を
ｑ階調とし、隣接するストライプは同階調にならないよ
うにすると、隣接するｋ本のストライプ光による階調の
並び方における場合の数は、
【数１】 となる。このように符号化されたストライプ光を撮影対
象１に投影し、隣接したｋ本のストライプ像を撮影画面
から抽出して輝度を調べれば、それらｋ本のストライプ
像のストライプ番号を決定できる。
象１に投影し、隣接したｋ本のストライプ像を撮影画面
から抽出して輝度を調べれば、それらｋ本のストライプ
像のストライプ番号を決定できる。
【００１６】メモリ１０は、３次元画像を撮影するのに
必要なストライプ本数の複数のパターン光データを格納
している。
必要なストライプ本数の複数のパターン光データを格納
している。
【００１７】以下に、本発明の３次元画像撮影装置の動
作を図面を参照しながら説明する。
作を図面を参照しながら説明する。
【００１８】図２は、３次元座標値を算出するフローチ
ャートを示し、制御部６は、メモリ１０から投影パター
ンに応じた画像信号を読み出して投影画像出力部９に出
力し、液晶プロジェクタ２からパターン光を投影する
（ステップａ）。次に、ＣＣＤカメラ４で撮影対象１を
撮影し、撮影信号をビデオキャプチャーカード８から処
理部１１の画像処理部１１Ａに入力する（ステップ
ｂ）。このＣＣＤカメラ４の撮影信号から各ストライプ
の階調、または隣接ストライプの階調の組み合わせに基
づいてストライプを符号化し、対応するストライプ番号
を割り振る（ステップｃ）。また、ＣＣＤカメラ５で撮
影対象１を撮影し、撮影信号をビデオキャプチャーカー
ド８から処理部１１の画像処理部１１Ａに入力する（ス
テップｄ）。次に、ＣＣＤカメラ５の撮影信号を横方向
(ｘ軸方向)に走査して値の微分値が最大になる画素を探
すことによりストライプ境界の画素位置（エッジ）を検
出し、ストライプの位置を特定する（ステップｅ）。次
に、ＣＣＤカメラ５で撮影した画像において、取得した
ストライプ輝度値から隣接ストライプ階調組み合わせを
決め、その組み合わせから対応するストライプ番号を見
つける（ステップｆ）。例えば、輝度を２０段階であら
わすとして、隣接ストライプ階調組み合わせとして階調
１５と階調８の隣接したストライプを基準としたとき、
この階調１５と階調８の組み合わせに対応したストライ
プ番号を探す。次に、対応する２つのストライプ組み合
わせそれぞれにおけるストライプ座標データを用い、式
（２）によって測定点における距離値ｚを算出する（ス
テップｇ）。
ャートを示し、制御部６は、メモリ１０から投影パター
ンに応じた画像信号を読み出して投影画像出力部９に出
力し、液晶プロジェクタ２からパターン光を投影する
（ステップａ）。次に、ＣＣＤカメラ４で撮影対象１を
撮影し、撮影信号をビデオキャプチャーカード８から処
理部１１の画像処理部１１Ａに入力する（ステップ
ｂ）。このＣＣＤカメラ４の撮影信号から各ストライプ
の階調、または隣接ストライプの階調の組み合わせに基
づいてストライプを符号化し、対応するストライプ番号
を割り振る（ステップｃ）。また、ＣＣＤカメラ５で撮
影対象１を撮影し、撮影信号をビデオキャプチャーカー
ド８から処理部１１の画像処理部１１Ａに入力する（ス
テップｄ）。次に、ＣＣＤカメラ５の撮影信号を横方向
(ｘ軸方向)に走査して値の微分値が最大になる画素を探
すことによりストライプ境界の画素位置（エッジ）を検
出し、ストライプの位置を特定する（ステップｅ）。次
に、ＣＣＤカメラ５で撮影した画像において、取得した
ストライプ輝度値から隣接ストライプ階調組み合わせを
決め、その組み合わせから対応するストライプ番号を見
つける（ステップｆ）。例えば、輝度を２０段階であら
わすとして、隣接ストライプ階調組み合わせとして階調
１５と階調８の隣接したストライプを基準としたとき、
この階調１５と階調８の組み合わせに対応したストライ
プ番号を探す。次に、対応する２つのストライプ組み合
わせそれぞれにおけるストライプ座標データを用い、式
（２）によって測定点における距離値ｚを算出する（ス
テップｇ）。
【数２】 ここで、 ｆ1、ｆ2、Ｂ、ｌ、ｄ1、ｄ2はそれぞれ、Ｃ
ＣＤカメラ４焦点距離、ＣＣＤカメラ５焦点距離、基線
長、カメラ距離差、ＣＣＤカメラ４画素位置、ＣＣＤカ
メラ５画素位置とする。
ＣＤカメラ４焦点距離、ＣＣＤカメラ５焦点距離、基線
長、カメラ距離差、ＣＣＤカメラ４画素位置、ＣＣＤカ
メラ５画素位置とする。
【００１９】図３は、パターン投影法に基づく距離の測
定方法を示し、液晶プロジェクタ２から縦ストライプパ
ターンを撮影対象１に投影し、ＣＣＤカメラ４および５
で撮影対象１を撮影することによりＣＣＤカメラ４の焦
点距離ｆ1におけるＣＣＤカメラ４の画素位置ｄ1、ＣＣ
Ｄカメラ５の焦点距離ｆ2におけるＣＣＤカメラ５の画
素位置ｄ2、基線長Ｂ、ＣＣＤカメラ４および５のカメ
ラ距離差ｌから測定点Ｐの距離値ｚが求まる。
定方法を示し、液晶プロジェクタ２から縦ストライプパ
ターンを撮影対象１に投影し、ＣＣＤカメラ４および５
で撮影対象１を撮影することによりＣＣＤカメラ４の焦
点距離ｆ1におけるＣＣＤカメラ４の画素位置ｄ1、ＣＣ
Ｄカメラ５の焦点距離ｆ2におけるＣＣＤカメラ５の画
素位置ｄ2、基線長Ｂ、ＣＣＤカメラ４および５のカメ
ラ距離差ｌから測定点Ｐの距離値ｚが求まる。
【００２０】次に、求めたｚ座標値を用い、式（３）に
よってｘ座標値を求める（ステップｈ）。
よってｘ座標値を求める（ステップｈ）。
【数３】 以上の処理をｙ方向に対しても順次行うことにより、撮
影画像内全画素に対応する空間座標が求まる（ステップ
Ｉ）。
影画像内全画素に対応する空間座標が求まる（ステップ
Ｉ）。
【００２１】図４は、撮影データの画面内におけるスト
ライプ本数と白と黒の輝度値の差(ＭＴＦ値：Modulatio
n Transfer Function)の関係を示し、ＭＴＦ値は、全
白、全黒パターン投影時の白と黒の輝度差に対するパタ
ーン光投影時の白ストライプ輝度と黒ストライプ輝度差
の割合である。スリット本数が増えるにつれてＭＴＦ値
は低下し、本数Ａ以降でＭＴＦ値が急激に低下してい
る。これは、スリット本数の増加によってストライプパ
ターンの識別性が低下したことを意味しており、３次元
形状を高解像度で把握する上での障害になることから、
識別性の低下が生じないスリット本数のストライプパタ
ーンを有するパターン光を投影することが必要になる。
ライプ本数と白と黒の輝度値の差(ＭＴＦ値：Modulatio
n Transfer Function)の関係を示し、ＭＴＦ値は、全
白、全黒パターン投影時の白と黒の輝度差に対するパタ
ーン光投影時の白ストライプ輝度と黒ストライプ輝度差
の割合である。スリット本数が増えるにつれてＭＴＦ値
は低下し、本数Ａ以降でＭＴＦ値が急激に低下してい
る。これは、スリット本数の増加によってストライプパ
ターンの識別性が低下したことを意味しており、３次元
形状を高解像度で把握する上での障害になることから、
識別性の低下が生じないスリット本数のストライプパタ
ーンを有するパターン光を投影することが必要になる。
【００２２】図５は、撮影対象１に投影するパターン光
のストライプ本数を決定するまでの処理フローを示し、
まず、撮影対象１に所定のストライプ本数（例えば、１
０本）で白黒のパターン光を投影する回数を設定する
（ステップ１）。回数の設定後、制御部６はメモリ１０
に格納されたパターン光データを読み出して投影画像出
力部９に出力し、液晶プロジェクタ２から白黒のパター
ン光を投影する（ステップ２）。次に、ＣＣＤカメラ４
で撮影対象１を撮影し、撮影信号をビデオキャプチャー
カード８から処理部１１の画像処理部１１Ａに入力する
（ステップ３）。画像処理部１１Ａでは、撮影信号に基
づいてＭＴＦ値を算出する。算出されたＭＴＦ値はメモ
リ１０に格納される（ステップ４）。この投影および撮
影動作をパターン光のストライプ本数を増加させながら
繰り返し行い、撮影回数が所定の回数に達すると、パタ
ーン設定部１１ＣはＭＴＦ値に基づいて投影パターンの
ストライプ本数を決定する（ステップ５）。
のストライプ本数を決定するまでの処理フローを示し、
まず、撮影対象１に所定のストライプ本数（例えば、１
０本）で白黒のパターン光を投影する回数を設定する
（ステップ１）。回数の設定後、制御部６はメモリ１０
に格納されたパターン光データを読み出して投影画像出
力部９に出力し、液晶プロジェクタ２から白黒のパター
ン光を投影する（ステップ２）。次に、ＣＣＤカメラ４
で撮影対象１を撮影し、撮影信号をビデオキャプチャー
カード８から処理部１１の画像処理部１１Ａに入力する
（ステップ３）。画像処理部１１Ａでは、撮影信号に基
づいてＭＴＦ値を算出する。算出されたＭＴＦ値はメモ
リ１０に格納される（ステップ４）。この投影および撮
影動作をパターン光のストライプ本数を増加させながら
繰り返し行い、撮影回数が所定の回数に達すると、パタ
ーン設定部１１ＣはＭＴＦ値に基づいて投影パターンの
ストライプ本数を決定する（ステップ５）。
【００２３】図６は、パターン光であるストライプパタ
ーンの撮影データを示し、白黒のエッジで輝度データの
オーバーシュートＣが認められる。輝度値データを取得
する際には、この立ち上がり部または立ち下がり部のオ
ーバーシュートＣをのぞいた箇所から取得しなければな
らない。このオーバーシュートＣの影響を受けず、輝度
値が所望の値を示すような高解像度のパターンをＭＴＦ
値に基づいて決定する。ＭＴＦ値はストライプ本数８５
本であるとき７３％であり、従って、投影ストライプ本
数８５本以下であるときに精度よく測定が可能である。
ーンの撮影データを示し、白黒のエッジで輝度データの
オーバーシュートＣが認められる。輝度値データを取得
する際には、この立ち上がり部または立ち下がり部のオ
ーバーシュートＣをのぞいた箇所から取得しなければな
らない。このオーバーシュートＣの影響を受けず、輝度
値が所望の値を示すような高解像度のパターンをＭＴＦ
値に基づいて決定する。ＭＴＦ値はストライプ本数８５
本であるとき７３％であり、従って、投影ストライプ本
数８５本以下であるときに精度よく測定が可能である。
【００２４】図７は、撮影対象１にランダムなストライ
プパターンを照射し、撮影対象１の位置を変えて２つの
ＣＣＤカメラ４および５で撮影した測定点Ｐの輝度値を
示し、ＣＣＤカメラ４および５に依存する光学特性、配
置、およびハーフミラー３等の光学系の光学特性等によ
って測定された輝度値にばらつきＤが生じている。
プパターンを照射し、撮影対象１の位置を変えて２つの
ＣＣＤカメラ４および５で撮影した測定点Ｐの輝度値を
示し、ＣＣＤカメラ４および５に依存する光学特性、配
置、およびハーフミラー３等の光学系の光学特性等によ
って測定された輝度値にばらつきＤが生じている。
【００２５】２５６階調の輝度値では、ばらつきＤのう
ち８０％が収まるような輝度幅は２５（階調数１０階
調）である。従って、階調数を１０以下とすることによ
って精度の良い測定が可能になる。また、９５％が収ま
るような輝度幅は３６（階調数７階調）であり、階調数
を７に限定すれば更に精度の良い測定が可能になる。７
階調で２本の隣接ストライプ階調を用いて符号化した場
合、式（１）より区別可能なストライプ本数は４３本と
なる。
ち８０％が収まるような輝度幅は２５（階調数１０階
調）である。従って、階調数を１０以下とすることによ
って精度の良い測定が可能になる。また、９５％が収ま
るような輝度幅は３６（階調数７階調）であり、階調数
を７に限定すれば更に精度の良い測定が可能になる。７
階調で２本の隣接ストライプ階調を用いて符号化した場
合、式（１）より区別可能なストライプ本数は４３本と
なる。
【００２６】総ストライプ数が区別可能なストライプ数
を超える場合、全画面中に複数の同階調組み合わせがあ
ることになり、誤った対応を出力してしまう可能性があ
る。それぞれのストライプ位置が十分離れている場合は
問題ないが、撮影対象１の存在により撮影パターンが変
化し、ストライプ位置が近いと区別が困難になる。撮影
パターンの結像位置変化量ΔＸは最大で
を超える場合、全画面中に複数の同階調組み合わせがあ
ることになり、誤った対応を出力してしまう可能性があ
る。それぞれのストライプ位置が十分離れている場合は
問題ないが、撮影対象１の存在により撮影パターンが変
化し、ストライプ位置が近いと区別が困難になる。撮影
パターンの結像位置変化量ΔＸは最大で
【数４】 と表される。ここで、ｚは遠方対象物の距離、ΔＸは対
象物間のｚ方向距離差、ｆ2はＣＣＤカメラ５の焦点距
離、ｌはカメラ間のｚ方向距離差、Ｂは基線長、Ｗ'はｘ
方向の測定可能範囲Ｗにおける負方向側の範囲である。
同ストライプパターンを同一画面内で繰り返しても、繰
り返し周期がΔＸ以上であれば出現順序から正しいスト
ライプ対応割り出しが可能である。
象物間のｚ方向距離差、ｆ2はＣＣＤカメラ５の焦点距
離、ｌはカメラ間のｚ方向距離差、Ｂは基線長、Ｗ'はｘ
方向の測定可能範囲Ｗにおける負方向側の範囲である。
同ストライプパターンを同一画面内で繰り返しても、繰
り返し周期がΔＸ以上であれば出現順序から正しいスト
ライプ対応割り出しが可能である。
【００２７】上記した実施の形態の３次元画像撮影装置
によると、撮影対象１に投影されたストライプパターン
を撮影し、撮影データの輝度値の差（ＭＴＦ値）が所定
の範囲に収まるようにストライプパターンの本数を決定
するようにしたので、ストライプパターンの誤検出を低
減でき、撮影対象や対象領域の制約を受けることなく高
解像度で距離値を正確に取得することができる。
によると、撮影対象１に投影されたストライプパターン
を撮影し、撮影データの輝度値の差（ＭＴＦ値）が所定
の範囲に収まるようにストライプパターンの本数を決定
するようにしたので、ストライプパターンの誤検出を低
減でき、撮影対象や対象領域の制約を受けることなく高
解像度で距離値を正確に取得することができる。
【００２８】なお、上記した３次元画像撮影装置では、
縦ストライプパターンとして白黒の等幅ストライプパタ
ーンを用いたが、カラーの等幅ストライプパターンであ
っても良い。
縦ストライプパターンとして白黒の等幅ストライプパタ
ーンを用いたが、カラーの等幅ストライプパターンであ
っても良い。
【００２９】
【本発明の効果】以上説明した通り、本発明の３次元画
像撮影装置によると、撮影対象に投影されたストライプ
パターンを撮影し、撮影データの輝度値の差が所定の範
囲に収まるようにストライプパターンの本数を決定する
ようにしたため、３次元形状の誤検出を生じずに高解像
度のパターン検出を行うことができる。
像撮影装置によると、撮影対象に投影されたストライプ
パターンを撮影し、撮影データの輝度値の差が所定の範
囲に収まるようにストライプパターンの本数を決定する
ようにしたため、３次元形状の誤検出を生じずに高解像
度のパターン検出を行うことができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る３次元画像撮影装置
を示す説明図
を示す説明図
【図２】本発明の実施の形態に係る３次元画像撮影装置
の３次元座標値を算出する処理フローチャート
の３次元座標値を算出する処理フローチャート
【図３】パターン投影法に基づく距離の測定方法を示す
説明図
説明図
【図４】本発明の実施の形態に係る撮影データのストラ
イプ本数とＭＴＦ値の関係を示す説明図
イプ本数とＭＴＦ値の関係を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態に係る３次元画像撮影装置
のパターン光のストライプ本数を決定するまでのフロー
チャート
のパターン光のストライプ本数を決定するまでのフロー
チャート
【図６】本発明の実施の形態に係る３次元画像撮影装置
のストライプパターンの撮影データ
のストライプパターンの撮影データ
【図７】本発明の実施の形態に係る３次元画像撮影装置
における２台のカメラの輝度特性の違いを示す説明図。
における２台のカメラの輝度特性の違いを示す説明図。
１ 撮影対象 ２ 液晶プロジェクタ ３ ハーフミラー ４ カメラ ５ カメラ ６ 制御部 ７ カメラ制御部 ８ ビデオキャプチャーカード ９ 投影画像出力部 １０ メモリ １１ 処理部 １１Ａ 画像処理部 １１Ｂ 計算処理部 １１Ｃ パターン設定部 １２ ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｅ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 BB05 DD03 FF04 GG01 GG18 HH06 HH07 JJ03 JJ05 JJ26 KK01 NN01 PP23 QQ24 QQ25 QQ28 QQ31 SS02 SS13 UU01 UU05 5B047 AA07 AB02 BB04 BC11 CA19 CB04 CB22 DC09 5B057 AA02 BA02 BA11 DA06 DB02 DB09 DC02 DC16 DC22 DC32 DC36 5L096 AA09 CA05 CA14 CA17 DA02 FA06 FA66 GA41
Claims (6)
- 【請求項１】 被写体に投影されるパターン光の光軸と
同軸的に設けられるカメラと前記光軸からずれて配置さ
れる他のカメラで前記被写体を撮影することに基づいて
前記被写体の３次元画像を得る３次元画像撮影装置にお
いて、 前記パターン光の撮影画像から投影時のパターン形状と
の特徴量の差を検出して前記パターン光のパターン形状
を決定するパターン決定手段を有することを特徴とする
３次元画像撮影装置。 - 【請求項２】 前記パターン決定手段は、パターン形状
の異なる複数のストライプパターン光を前記被写体に投
影する投影器と、 前記複数の異なるストライプパターン光を投影された前
記被写体を前記カメラおよび前記他のカメラで撮影して
得られる撮影画像の輝度からストライプパターン形状の
再現性を検出する画像処理部と、 前記再現性に基づいてストライプパターン光のストライ
プ本数を決定するパターン設定部を有する構成の請求項
第１項記載の３次元画像撮影装置。 - 【請求項３】 前記画像処理部は、前記撮影画像に含ま
れる複数のストライプパターン特徴量を組み合わせた特
徴量に基づいて前記ストライプパターン形状の再現性を
検出する構成の請求項第２項記載の３次元画像撮影装
置。 - 【請求項４】 前記画像処理部は、前記特徴量の階調数
を前記撮影画像のパターン位置に応じた輝度に応じて規
定する構成の請求項第３項記載の３次元画像撮影装置。 - 【請求項５】 前記パターン設定部は、前記ストライプ
パターン光のストライプ本数を８５本以下の本数に設定
する構成の請求項第２項記載の３次元画像撮影装置。 - 【請求項６】 前記パターン設定部は、前記ストライプ
パターン光のストライプ本数を８５本以下で１０段階以
下の階調数に分類する構成の請求項第２項記載の３次元
画像撮影装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081369A JP2001264017A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ３次元画像撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081369A JP2001264017A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ３次元画像撮影装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001264017A true JP2001264017A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18598316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000081369A Pending JP2001264017A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ３次元画像撮影装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001264017A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003131319A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-09 | Seiko Epson Corp | 光送受装置 |
| JP2011117793A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Arc Harima Kk | 表面性状測定方法および表面性状測定装置 |
| JP2011117795A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Arc Harima Kk | 表面性状測定方法および表面性状測定装置 |
| CN102928206A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-13 | 清华大学深圳研究生院 | 裸眼3d显示图像源和显示设备综合测试系统及测试方法 |
| CN104243969A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 中兴通讯股份有限公司 | 图像条纹检测方法及装置 |
| CN113358061A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-07 | 东南大学 | 端到端标定深度学习网络的单幅条纹三维点云测量方法 |
-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000081369A patent/JP2001264017A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104243969A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 中兴通讯股份有限公司 | 图像条纹检测方法及装置 |
| CN104243969B (zh) * | 2013-06-20 | 2017-11-24 | 中兴通讯股份有限公司 | 图像条纹检测方法及装置 |
| CN113358061A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-07 | 东南大学 | 端到端标定深度学习网络的单幅条纹三维点云测量方法 |
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