JP2002022423A - ３次元入力装置 - Google Patents
３次元入力装置Info
- Publication number
- JP2002022423A JP2002022423A JP2000210921A JP2000210921A JP2002022423A JP 2002022423 A JP2002022423 A JP 2002022423A JP 2000210921 A JP2000210921 A JP 2000210921A JP 2000210921 A JP2000210921 A JP 2000210921A JP 2002022423 A JP2002022423 A JP 2002022423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- center
- gravity
- light
- threshold value
- input device
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
- G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
- G01S3/784—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems using a mosaic of detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性の高い３次元データの生成を目的とす
る。 【解決手段】物体からの反射光の受光強度を示す受光デ
ータに基づいて受光量の時間分布または空間分布の重心
を算出することによって、物体上の複数の点の位置を測
定する３次元入力装置において、閾値を越える受光デー
タに基づいて重心を算出する演算手段と、閾値の偏向が
可能な閾値設定手段と、ある閾値を越える受光データに
基づく重心と、他の閾値を越える受光データに基づく重
心との差の大小判別によって、これら重心の正否を判定
する結果判定手段とを設ける。
る。 【解決手段】物体からの反射光の受光強度を示す受光デ
ータに基づいて受光量の時間分布または空間分布の重心
を算出することによって、物体上の複数の点の位置を測
定する３次元入力装置において、閾値を越える受光デー
タに基づいて重心を算出する演算手段と、閾値の偏向が
可能な閾値設定手段と、ある閾値を越える受光データに
基づく重心と、他の閾値を越える受光データに基づく重
心との差の大小判別によって、これら重心の正否を判定
する結果判定手段とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の形状を測定
する３次元入力装置に関する。
する３次元入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体を光学的に走査して形状情報を得る
非接触型の３次元入力装置は、ＣＧシステムやＣＡＤシ
ステムへのデータ入力、身体計測などに利用されてい
る。
非接触型の３次元入力装置は、ＣＧシステムやＣＡＤシ
ステムへのデータ入力、身体計測などに利用されてい
る。
【０００３】スリット光またはスポット光を投射する走
査中のある時点では、物体の一部が照射される。そのと
き、例えばスリット光投影法（光切断法ともいう）の場
合、撮像面には照射部分の起伏に応じて曲がった輝線が
現れる。撮像面内の輝線の位置は、物体で反射して撮像
面に入射したスリット光の入射角度を特定する。その入
射角度と当該スリット光の投射角度と基線長（投射の起
点と受光基準点との距離）とから、三角測量の手法によ
って投受光の基準位置から物体までの距離が求まる。走
査中に周期的に撮像面の各画素の輝度をサンプリングす
ることにより、物体形状を特定する一群のデータ（３次
元データ）を得ることができる。
査中のある時点では、物体の一部が照射される。そのと
き、例えばスリット光投影法（光切断法ともいう）の場
合、撮像面には照射部分の起伏に応じて曲がった輝線が
現れる。撮像面内の輝線の位置は、物体で反射して撮像
面に入射したスリット光の入射角度を特定する。その入
射角度と当該スリット光の投射角度と基線長（投射の起
点と受光基準点との距離）とから、三角測量の手法によ
って投受光の基準位置から物体までの距離が求まる。走
査中に周期的に撮像面の各画素の輝度をサンプリングす
ることにより、物体形状を特定する一群のデータ（３次
元データ）を得ることができる。
【０００４】このような測定における分解能を高める手
法として重心演算がある。すなわち、ある角度で投射し
たとき、単純にどの画素が最も明るいかを検出するのに
代えて、複数の画素の受光強度ｘと画素位置ｍとに基づ
く次式の演算で最大強度位置Ｉを求める。
法として重心演算がある。すなわち、ある角度で投射し
たとき、単純にどの画素が最も明るいかを検出するのに
代えて、複数の画素の受光強度ｘと画素位置ｍとに基づ
く次式の演算で最大強度位置Ｉを求める。
【０００５】Ｉ＝Σｍ・ｘm ／Σｘm この最大強度位置Ｉは、受光面（撮像面）における受光
強度の空間的な分布の重心であることから“空間重心”
と呼称される。空間重心を求めることにより、画素ピッ
チで決まる値よりも分解能を高めることができる。
強度の空間的な分布の重心であることから“空間重心”
と呼称される。空間重心を求めることにより、画素ピッ
チで決まる値よりも分解能を高めることができる。
【０００６】また、特開平１０−２０６１３２号公報に
は、個々の画素に注目し、注目画素の受光強度ｘとサン
プリング時刻ｉとに基づく次式の演算で、最大強度時点
Ｊを求める測定方法が開示されている。
は、個々の画素に注目し、注目画素の受光強度ｘとサン
プリング時刻ｉとに基づく次式の演算で、最大強度時点
Ｊを求める測定方法が開示されている。
【０００７】Ｊ＝Σｉ・ｘi ／Σｘi この最大強度時点Ｊは、受光面における受光強度の時間
的な分布の重心であることから“時間重心”と呼称され
る。時間重心は走査の開始からの経過時間を表し、投射
角度を特定する（等角速度走査では時間と角度とが比例
する）。各画素の入射角度はレンズとの関係で既知であ
るので、画素毎に三角測量を行うことができる。時間重
心を求めることにより、サンプリング周期で決まる値よ
りも分解能を高めることができる。
的な分布の重心であることから“時間重心”と呼称され
る。時間重心は走査の開始からの経過時間を表し、投射
角度を特定する（等角速度走査では時間と角度とが比例
する）。各画素の入射角度はレンズとの関係で既知であ
るので、画素毎に三角測量を行うことができる。時間重
心を求めることにより、サンプリング周期で決まる値よ
りも分解能を高めることができる。
【０００８】空間重心および時間重心のどちらにおいて
も、サンプリングデータ数が多いほど演算結果の精度が
高まる。しかし、光電変換信号に重畳する環境光ノイズ
は演算誤差の原因となる。このため、通常は特公平８−
１０３１０号公報に記載されているように、一定の閾値
を設定して受光データを分別し、閾値以上の受光データ
に基づいて重心の算出が行われる。
も、サンプリングデータ数が多いほど演算結果の精度が
高まる。しかし、光電変換信号に重畳する環境光ノイズ
は演算誤差の原因となる。このため、通常は特公平８−
１０３１０号公報に記載されているように、一定の閾値
を設定して受光データを分別し、閾値以上の受光データ
に基づいて重心の算出が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来では、物体上の第
１の位置で反射した光とともに、第１の位置で反射しさ
らに第２の位置で反射した光が受光面に入射する、いわ
ゆる多重反射が生じたときに、誤った情報に基づく重心
演算が行われ、３次元データにノイズデータが含まれて
しまうという問題があった。３次元データの利用に際し
ては、多数の測定点のそれぞれのデータが正規のデータ
であるかノイズであるかを見極めるのが難しい場合も多
い。ノイズデータが含まれている疑いがあると、測定に
際して参考に撮影された物体の２次元画像を参照してノ
イズか否かを判断したり、ノイズと判断したデータを除
去したりする手間がかかってしまう。
１の位置で反射した光とともに、第１の位置で反射しさ
らに第２の位置で反射した光が受光面に入射する、いわ
ゆる多重反射が生じたときに、誤った情報に基づく重心
演算が行われ、３次元データにノイズデータが含まれて
しまうという問題があった。３次元データの利用に際し
ては、多数の測定点のそれぞれのデータが正規のデータ
であるかノイズであるかを見極めるのが難しい場合も多
い。ノイズデータが含まれている疑いがあると、測定に
際して参考に撮影された物体の２次元画像を参照してノ
イズか否かを判断したり、ノイズと判断したデータを除
去したりする手間がかかってしまう。
【００１０】本発明は、信頼性の高い３次元データの生
成を目的としている。
成を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明においては、受光
データを分別するための閾値を切り換え、閾値毎にそれ
以上の受光データに基づいて算出した複数の重心どうし
の差異に基づいて、重心の適否を判定する。または、閾
値を越えるサンプリング範囲に基づいて、その閾値以上
の受光データに基づく重心の適否を判定する。ここでの
重心は、投射角度または受光角度を特定する数値であれ
ば、重心演算の結果に限らず、平均演算に代表される他
の演算の結果であってもよい。
データを分別するための閾値を切り換え、閾値毎にそれ
以上の受光データに基づいて算出した複数の重心どうし
の差異に基づいて、重心の適否を判定する。または、閾
値を越えるサンプリング範囲に基づいて、その閾値以上
の受光データに基づく重心の適否を判定する。ここでの
重心は、投射角度または受光角度を特定する数値であれ
ば、重心演算の結果に限らず、平均演算に代表される他
の演算の結果であってもよい。
【００１２】閾値を切り換える場合には、適正な結果が
得られるまで閾値を段階的に変更して測定をやり直す形
態と、受光データを記憶しておいて閾値を段階的に変更
して演算を繰り返す形態とがある。実用性の観点では大
容量のメモリを必要としない前者の形態が有利である。
一般には多重反射が生じる物体は稀であるので、測定を
やり直すという状況は頻繁には起こらない。やり直した
としても、それほど長くはかからない。典型的な装置仕
様で数分程度である。
得られるまで閾値を段階的に変更して測定をやり直す形
態と、受光データを記憶しておいて閾値を段階的に変更
して演算を繰り返す形態とがある。実用性の観点では大
容量のメモリを必要としない前者の形態が有利である。
一般には多重反射が生じる物体は稀であるので、測定を
やり直すという状況は頻繁には起こらない。やり直した
としても、それほど長くはかからない。典型的な装置仕
様で数分程度である。
【００１３】演算結果の適否を判定し、不適正な重心を
測定結果から除外することにより、３次元データの信頼
性が高まり、３次元データを利用する段階でのデータ修
正の手間を省くことができる。
測定結果から除外することにより、３次元データの信頼
性が高まり、３次元データを利用する段階でのデータ修
正の手間を省くことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は本発明に
係る３次元入力システムの構成図である。
係る３次元入力システムの構成図である。
【００１５】３次元入力システム１は、スリット光投影
法による測定のための投受光手段である３次元カメラ２
と、３次元カメラ２の出力データを処理するホスト５と
から構成されている。
法による測定のための投受光手段である３次元カメラ２
と、３次元カメラ２の出力データを処理するホスト５と
から構成されている。
【００１６】３次元カメラ２の投光部１０において、光
源から射出されたレーザ光はレンズ群によってスリット
光にビーム整形される。スリット光はスキャナ１４によ
り偏向されて測定対象の物体Ｑにおける位置ｑを照射す
る。位置ｑで拡散反射したスリット光の一部が受光部２
０に戻り、レンズ２１を経てエリアセンサ（２次元撮像
デバイス）２２に入射する。ここで、位置ｑと異なる位
置ｐで反射して位置ｑに入射する光の強度が比較的に大
きいと、位置ｐで反射した光も位置ｑからエリアセンサ
２２に向かう光路を通ってエリアセンサ２２に入射する
多重反射が起こる。位置ｐから直接に受光部２０に戻る
光の入射位置は、位置ｑからの光の入射位置とは異な
る。時間重心を求める場合、位置ｐについては適正な結
果が得られるが、位置ｑについての結果は不適正とな
る。逆に、空間重心を求める場合は、位置ｑについては
適正な結果が得られるが、位置ｐについての結果は不適
正となる。３次元カメラ２の電気回路３０は重心を算出
する演算機能を有している。
源から射出されたレーザ光はレンズ群によってスリット
光にビーム整形される。スリット光はスキャナ１４によ
り偏向されて測定対象の物体Ｑにおける位置ｑを照射す
る。位置ｑで拡散反射したスリット光の一部が受光部２
０に戻り、レンズ２１を経てエリアセンサ（２次元撮像
デバイス）２２に入射する。ここで、位置ｑと異なる位
置ｐで反射して位置ｑに入射する光の強度が比較的に大
きいと、位置ｐで反射した光も位置ｑからエリアセンサ
２２に向かう光路を通ってエリアセンサ２２に入射する
多重反射が起こる。位置ｐから直接に受光部２０に戻る
光の入射位置は、位置ｑからの光の入射位置とは異な
る。時間重心を求める場合、位置ｐについては適正な結
果が得られるが、位置ｑについての結果は不適正とな
る。逆に、空間重心を求める場合は、位置ｑについては
適正な結果が得られるが、位置ｐについての結果は不適
正となる。３次元カメラ２の電気回路３０は重心を算出
する演算機能を有している。
【００１７】ホスト５は、ディスプレイ、キーボード、
およびポインティングデバイスを備えたコンピュータシ
ステムであり、例えばＵＳＢケーブルで３次元カメラ２
と接続されている。ホスト５は、３次元カメラ２が算出
した重心の適否を判定する。
およびポインティングデバイスを備えたコンピュータシ
ステムであり、例えばＵＳＢケーブルで３次元カメラ２
と接続されている。ホスト５は、３次元カメラ２が算出
した重心の適否を判定する。
【００１８】図２は３次元カメラの電気回路のブロック
図である。ＣＣＤ型またはＭＯＳ型のエリアセンサ２２
は、撮像ドライバ３２からのクロックに同期して所定数
の画素の受光量を示す光電変換信号を出力する。光電変
換信号はＡ／Ｄ変換器３３でサンプルホールドされてデ
ィジタルの受光データに変換される。受光データはバッ
ファとしての受光データメモリ３４にいったん格納され
た後、１画素分ずつ重心演算回路３５へ送られる。
図である。ＣＣＤ型またはＭＯＳ型のエリアセンサ２２
は、撮像ドライバ３２からのクロックに同期して所定数
の画素の受光量を示す光電変換信号を出力する。光電変
換信号はＡ／Ｄ変換器３３でサンプルホールドされてデ
ィジタルの受光データに変換される。受光データはバッ
ファとしての受光データメモリ３４にいったん格納され
た後、１画素分ずつ重心演算回路３５へ送られる。
【００１９】重心演算回路３５は、走査と並行して逐次
に送られてくる受光データのうち、データ値ｘが閾値Ｓ
以上の受光データに基づいて時間重心を算出する。算出
された時間重心は、仮重心Ｊ’として出力データメモリ
３６に蓄積され、ＣＰＵ３１を介してホスト５へ転送さ
れる。ＣＰＵ３１は、ホスト５から与えられ閾値Ｓを閾
値メモリ３７にセットする。
に送られてくる受光データのうち、データ値ｘが閾値Ｓ
以上の受光データに基づいて時間重心を算出する。算出
された時間重心は、仮重心Ｊ’として出力データメモリ
３６に蓄積され、ＣＰＵ３１を介してホスト５へ転送さ
れる。ＣＰＵ３１は、ホスト５から与えられ閾値Ｓを閾
値メモリ３７にセットする。
【００２０】図３は重心演算回路のブロック図である。
重心演算回路３５は、減算部３５１、第１加算部３５
２、第２加算部３５３、および除算部３５４から構成さ
れ、エリアセンサ２２の画素毎にフレーム数分（サンプ
リング数分）の受光データに対して演算を行う。
重心演算回路３５は、減算部３５１、第１加算部３５
２、第２加算部３５３、および除算部３５４から構成さ
れ、エリアセンサ２２の画素毎にフレーム数分（サンプ
リング数分）の受光データに対して演算を行う。
【００２１】減算部３５１は、受光データ値ｘから閾値
Ｓを差し引き、得られた減算データ値Ｘが正の値であれ
ば、減算データを第１加算部３５２および第２加算部３
５３へ送る。すなわち、閾値以上の受光データを抽出す
る。ｉ番目のフレームにおける注目画素の減算データ値
をＸi と表す。ｉは走査の開始からの経過時間を表す離
散値である。第１加算部３５２は、減算データ値Ｘi と
時間ｉとの乗算を行い、得られた積を累積する。第２加
算部３５３は、減算データ値Ｘi を累積する。最終フレ
ームまでの累積が終わった第１加算部３５２の累積値
を、同様の第２加算部３５３の累積値で除し、得られた
時間重心を仮重心Ｊ’として出力する。この仮重心Ｊ’
に対してホスト５が適否判定を行う。
Ｓを差し引き、得られた減算データ値Ｘが正の値であれ
ば、減算データを第１加算部３５２および第２加算部３
５３へ送る。すなわち、閾値以上の受光データを抽出す
る。ｉ番目のフレームにおける注目画素の減算データ値
をＸi と表す。ｉは走査の開始からの経過時間を表す離
散値である。第１加算部３５２は、減算データ値Ｘi と
時間ｉとの乗算を行い、得られた積を累積する。第２加
算部３５３は、減算データ値Ｘi を累積する。最終フレ
ームまでの累積が終わった第１加算部３５２の累積値
を、同様の第２加算部３５３の累積値で除し、得られた
時間重心を仮重心Ｊ’として出力する。この仮重心Ｊ’
に対してホスト５が適否判定を行う。
【００２２】図４は第１実施形態に係る適否判定の説明
図である。図中の黒丸は受光強度ｘが閾値以上であるこ
とを示し、白丸は閾値より小さいことを示している。通
常の場合において、注目画素の受光強度の時間分布は、
図４（ａ）のようにほぼ左右対称の単峰状となる。した
がって、閾値Ｓが小さいとき（Ｓ＝２０）の重心Ｊ（２
０）と閾値Ｓが大きいとき（Ｓ＝５０）の重心Ｊ（５
０）とはほぼ同一である。これに対して、多重反射が生
じた場合には、図４（ｂ）のように分布曲線は対称性が
崩れた歪な山状となる。したがって、閾値Ｓが小さいと
きと大きいときとで、求まる重心に大きな差が生じる。
閾値Ｓを段階的に大きくしていき、複数の段階のそれぞ
れの重心がほぼ同じになれば、それら重心については多
重反射の影響がなく適正と推察することができる。デー
タ数が多いほど演算の誤差が小さいので、適正な重心の
うち、最も閾値Ｓの小さいものを測定結果として選択す
るのが好ましい。
図である。図中の黒丸は受光強度ｘが閾値以上であるこ
とを示し、白丸は閾値より小さいことを示している。通
常の場合において、注目画素の受光強度の時間分布は、
図４（ａ）のようにほぼ左右対称の単峰状となる。した
がって、閾値Ｓが小さいとき（Ｓ＝２０）の重心Ｊ（２
０）と閾値Ｓが大きいとき（Ｓ＝５０）の重心Ｊ（５
０）とはほぼ同一である。これに対して、多重反射が生
じた場合には、図４（ｂ）のように分布曲線は対称性が
崩れた歪な山状となる。したがって、閾値Ｓが小さいと
きと大きいときとで、求まる重心に大きな差が生じる。
閾値Ｓを段階的に大きくしていき、複数の段階のそれぞ
れの重心がほぼ同じになれば、それら重心については多
重反射の影響がなく適正と推察することができる。デー
タ数が多いほど演算の誤差が小さいので、適正な重心の
うち、最も閾値Ｓの小さいものを測定結果として選択す
るのが好ましい。
【００２３】なお、ここで説明した判定方法は空間重心
を算出する装置構成においても適用可能である。空間重
心の場合は、図４におけるグラフの横軸（時間ｉ）を画
素位置ｍに置き換えればよい。
を算出する装置構成においても適用可能である。空間重
心の場合は、図４におけるグラフの横軸（時間ｉ）を画
素位置ｍに置き換えればよい。
【００２４】図５は第１実施形態に係る３次元カメラの
動作を示すフローチャートである。ホスト５からの指示
を受けて閾値Ｓを閾値メモリ３７にセットする（＃１０
１、＃１０２）。時間ｉを初期化して走査を開始し、１
フレーム分の受光データを受光データメモリ３４から重
心演算回路３５へ転送し、時間ｉをインクリメントする
（＃１０３〜＃１０６）。閾値以上の受光データを抽出
して重心演算に係る上述の累積を行う（＃１０７〜＃１
０９）。所定角度範囲の走査が終わるまで、ステップ＃
１０４〜＃１０９を繰り返す。走査が終われば、累積値
に基づく除算で時間重心を算出し、仮重心Ｊ’としてホ
スト５へ送る（＃１１０〜＃１１２）。
動作を示すフローチャートである。ホスト５からの指示
を受けて閾値Ｓを閾値メモリ３７にセットする（＃１０
１、＃１０２）。時間ｉを初期化して走査を開始し、１
フレーム分の受光データを受光データメモリ３４から重
心演算回路３５へ転送し、時間ｉをインクリメントする
（＃１０３〜＃１０６）。閾値以上の受光データを抽出
して重心演算に係る上述の累積を行う（＃１０７〜＃１
０９）。所定角度範囲の走査が終わるまで、ステップ＃
１０４〜＃１０９を繰り返す。走査が終われば、累積値
に基づく除算で時間重心を算出し、仮重心Ｊ’としてホ
スト５へ送る（＃１１０〜＃１１２）。
【００２５】図６は第１実施形態に係るホスト動作の第
１例を示すフローチャートである。閾値Ｓを最小値（下
限値）Ｓｍｉｎとし、閾値の設定および測定の開始を３
次元カメラ２に指示する（＃５０１〜＃５０３）。３次
元カメラ２からのデータ入力を受けて、仮重心Ｊ’を現
時点の閾値における重心Ｊ（Ｓ）として取り込む（＃５
０４、＃５０５）。この後、閾値Ｓが最小値Ｓｍｉｎの
ときには、閾値Ｓを変更幅ΔＳだけ大きくし、ステップ
＃５０２へ戻って新たな閾値の設定および再測定の開始
を３次元カメラ２に指示する（＃５０６、＃５１１）。
１例を示すフローチャートである。閾値Ｓを最小値（下
限値）Ｓｍｉｎとし、閾値の設定および測定の開始を３
次元カメラ２に指示する（＃５０１〜＃５０３）。３次
元カメラ２からのデータ入力を受けて、仮重心Ｊ’を現
時点の閾値における重心Ｊ（Ｓ）として取り込む（＃５
０４、＃５０５）。この後、閾値Ｓが最小値Ｓｍｉｎの
ときには、閾値Ｓを変更幅ΔＳだけ大きくし、ステップ
＃５０２へ戻って新たな閾値の設定および再測定の開始
を３次元カメラ２に指示する（＃５０６、＃５１１）。
【００２６】ステップ＃５０６のチェックにおいて閾値
Ｓが最小値Ｓｍｉｎでなければ、既に２回以上の走査が
行われている。この場合には、画素毎に、現在の閾値に
おける重心Ｊ（Ｓ）と１段階小さい閾値Ｓ−ΔＳにおけ
る重心Ｊ（Ｓ−ΔＳ）との差の大きさを調べる（＃５０
７）。重心の差が許容基準値Ｄより小さい画素について
は、閾値Ｓ−ΔＳにおける重心Ｊ（Ｓ−ΔＳ）を測定デ
ータ（重心Ｊ）として採用する（＃５０８）。１個でも
重心の差が許容基準値Ｄより大きい画素があれば、閾値
Ｓが最大値（上限値）Ｓｍａｘに達していないのを確認
し（＃５０９）、閾値Ｓをさらに変更幅ΔＳだけ大きく
する（＃５１１）。既に閾値Ｓが最大値Ｓｍａｘに達し
ている場合には、重心の差が許容基準値Ｄより大きい画
素については、いずれの閾値の重心も測定データとして
採用しない。つまり、実質的に測定データを無効とする
（＃５１０）。
Ｓが最小値Ｓｍｉｎでなければ、既に２回以上の走査が
行われている。この場合には、画素毎に、現在の閾値に
おける重心Ｊ（Ｓ）と１段階小さい閾値Ｓ−ΔＳにおけ
る重心Ｊ（Ｓ−ΔＳ）との差の大きさを調べる（＃５０
７）。重心の差が許容基準値Ｄより小さい画素について
は、閾値Ｓ−ΔＳにおける重心Ｊ（Ｓ−ΔＳ）を測定デ
ータ（重心Ｊ）として採用する（＃５０８）。１個でも
重心の差が許容基準値Ｄより大きい画素があれば、閾値
Ｓが最大値（上限値）Ｓｍａｘに達していないのを確認
し（＃５０９）、閾値Ｓをさらに変更幅ΔＳだけ大きく
する（＃５１１）。既に閾値Ｓが最大値Ｓｍａｘに達し
ている場合には、重心の差が許容基準値Ｄより大きい画
素については、いずれの閾値の重心も測定データとして
採用しない。つまり、実質的に測定データを無効とする
（＃５１０）。
【００２７】図７は第１実施形態に係るホスト動作の第
２例を示すフローチャートである。この第２例（＃５２
１〜＃５３１）は、閾値Ｓを最小値Ｓｍｉｎと最大値Ｓ
ｍａｘの２段階に切り換える動作例であり、基本的には
第１例と同様の処理を実行する。
２例を示すフローチャートである。この第２例（＃５２
１〜＃５３１）は、閾値Ｓを最小値Ｓｍｉｎと最大値Ｓ
ｍａｘの２段階に切り換える動作例であり、基本的には
第１例と同様の処理を実行する。
【００２８】閾値Ｓを最小値Ｓｍｉｎとし、閾値の設定
および測定の開始を３次元カメラ２に指示する（＃５２
１〜＃５２３）。３次元カメラ２からのデータ入力を受
けると、現時点の閾値Ｓをチェックする（＃５２４、＃
５２５）。閾値Ｓが最小値Ｓｍｉｎであれば、仮重心
Ｊ’を閾値Ｓｍｉｎにおける重心Ｊ（Ｓｍｉｎ）として
取り込む（＃５２７）。そして、閾値Ｓを最大値Ｓｍａ
ｘに切り換え（＃５２８）、ステップ＃５２２へ戻って
新たな閾値の設定および再測定の開始を３次元カメラ２
に指示する。
および測定の開始を３次元カメラ２に指示する（＃５２
１〜＃５２３）。３次元カメラ２からのデータ入力を受
けると、現時点の閾値Ｓをチェックする（＃５２４、＃
５２５）。閾値Ｓが最小値Ｓｍｉｎであれば、仮重心
Ｊ’を閾値Ｓｍｉｎにおける重心Ｊ（Ｓｍｉｎ）として
取り込む（＃５２７）。そして、閾値Ｓを最大値Ｓｍａ
ｘに切り換え（＃５２８）、ステップ＃５２２へ戻って
新たな閾値の設定および再測定の開始を３次元カメラ２
に指示する。
【００２９】ステップ＃５２５のチェックにおいて閾値
Ｓが最小値Ｓｍｉｎでなければ、既に２回の走査が行わ
れている。この場合には、仮重心Ｊ’を閾値Ｓｍａｘに
おける重心Ｊ（Ｓｍａｘ）として取り込む（＃５２
６）。そして、画素毎に、現在の閾値Ｓｍａｘにおける
重心Ｊ（Ｓｍａｘ）と閾値Ｓｍｉｎにおける重心Ｊ（Ｓ
ｍｉｎ）との差の大きさを調べる（＃５２９）。重心の
差が許容基準値Ｄより小さい画素については、閾値Ｓｍ
ｉｎにおける重心Ｊ（Ｓｍｉｎ）を測定データ（重心
Ｊ）として採用する（＃５３０）。重心の差が許容基準
値Ｄより大きい画素については、どちらの閾値の重心も
測定データとして採用しない。つまり、実質的に測定デ
ータを無効とする（＃５３１）。
Ｓが最小値Ｓｍｉｎでなければ、既に２回の走査が行わ
れている。この場合には、仮重心Ｊ’を閾値Ｓｍａｘに
おける重心Ｊ（Ｓｍａｘ）として取り込む（＃５２
６）。そして、画素毎に、現在の閾値Ｓｍａｘにおける
重心Ｊ（Ｓｍａｘ）と閾値Ｓｍｉｎにおける重心Ｊ（Ｓ
ｍｉｎ）との差の大きさを調べる（＃５２９）。重心の
差が許容基準値Ｄより小さい画素については、閾値Ｓｍ
ｉｎにおける重心Ｊ（Ｓｍｉｎ）を測定データ（重心
Ｊ）として採用する（＃５３０）。重心の差が許容基準
値Ｄより大きい画素については、どちらの閾値の重心も
測定データとして採用しない。つまり、実質的に測定デ
ータを無効とする（＃５３１）。
【００３０】〔第２実施形態〕図８は第２実施形態に係
る適否判定の説明図である。通常の場合において、注目
画素の受光強度の時間分布は、図８（ａ）のようにほぼ
左右対称の単峰状となり、閾値Ｓが小さいとき（Ｓ＝２
０）でも受光強度ｘが閾値Ｓを越える時間範囲Ｔは比較
的に短い。これに対して、多重反射が生じた場合には、
図８（ｂ）のように分布曲線は対称性が崩れた歪な山状
となり、閾値Ｓが小さいときに受光強度ｘが閾値Ｓを越
える時間範囲Ｔは比較的に長い。また、時間範囲Ｔのデ
ータに基づく重心演算で得られる重心Ｊと時間範囲Ｔの
中央値ｊとが大きくずれる場合が多い。
る適否判定の説明図である。通常の場合において、注目
画素の受光強度の時間分布は、図８（ａ）のようにほぼ
左右対称の単峰状となり、閾値Ｓが小さいとき（Ｓ＝２
０）でも受光強度ｘが閾値Ｓを越える時間範囲Ｔは比較
的に短い。これに対して、多重反射が生じた場合には、
図８（ｂ）のように分布曲線は対称性が崩れた歪な山状
となり、閾値Ｓが小さいときに受光強度ｘが閾値Ｓを越
える時間範囲Ｔは比較的に長い。また、時間範囲Ｔのデ
ータに基づく重心演算で得られる重心Ｊと時間範囲Ｔの
中央値ｊとが大きくずれる場合が多い。
【００３１】したがって、時間範囲Ｔを予め設定した許
容範囲の限界値Ｄｍａｘ，Ｄｍｉｎと比較することによ
り、重心Ｊの適否を判定することができる。重心Ｊと中
央値ｊとのずれのチェックを合わせて行えば、より信頼
性の高い判定となる。なお、この判定も空間重心を算出
する場合に適用することができる。
容範囲の限界値Ｄｍａｘ，Ｄｍｉｎと比較することによ
り、重心Ｊの適否を判定することができる。重心Ｊと中
央値ｊとのずれのチェックを合わせて行えば、より信頼
性の高い判定となる。なお、この判定も空間重心を算出
する場合に適用することができる。
【００３２】図９は第２実施形態に係る３次元カメラの
動作を示すフローチャートである。重心演算に係る時刻
（走査開始からの経過時間）を表すパラメータである時
間ｉを０に、上述の時間範囲Ｔの前端時点ｉｓおよび後
端時点ｉｅを−１にセットして走査を開始する（＃１２
１、＃１２２）。１フレーム分の受光データを受光デー
タメモリ３４から重心演算回路３５へ転送し、時間ｉを
インクリメントする（＃１２３、＃１２４）。閾値以上
の受光データを抽出し、時間範囲Ｔのカウント（ｉｓ，
ｉｅの更新）を行い、重心演算に係る累積を進める（＃
１２５〜＃１３０）。所定角度範囲の走査が終わるま
で、ステップ＃１２２〜＃１３０を繰り返す（＃１３
１）。走査が終われば、累積値に基づく除算で時間重心
を算出し、仮重心Ｊ’としてホスト５へ送る（＃１３１
〜＃１３３）。
動作を示すフローチャートである。重心演算に係る時刻
（走査開始からの経過時間）を表すパラメータである時
間ｉを０に、上述の時間範囲Ｔの前端時点ｉｓおよび後
端時点ｉｅを−１にセットして走査を開始する（＃１２
１、＃１２２）。１フレーム分の受光データを受光デー
タメモリ３４から重心演算回路３５へ転送し、時間ｉを
インクリメントする（＃１２３、＃１２４）。閾値以上
の受光データを抽出し、時間範囲Ｔのカウント（ｉｓ，
ｉｅの更新）を行い、重心演算に係る累積を進める（＃
１２５〜＃１３０）。所定角度範囲の走査が終わるま
で、ステップ＃１２２〜＃１３０を繰り返す（＃１３
１）。走査が終われば、累積値に基づく除算で時間重心
を算出し、仮重心Ｊ’としてホスト５へ送る（＃１３１
〜＃１３３）。
【００３３】図１０は第２実施形態に係るホストの動作
を示すフローチャートである。閾値の設定および測定の
開始を３次元カメラ２に指示する（＃５４１）。３次元
カメラ２からのデータ入力を受けて、仮重心Ｊ’、前端
時点ｉｓ、後端時点ｉｅを取り込む（＃５４２、＃５４
３）。
を示すフローチャートである。閾値の設定および測定の
開始を３次元カメラ２に指示する（＃５４１）。３次元
カメラ２からのデータ入力を受けて、仮重心Ｊ’、前端
時点ｉｓ、後端時点ｉｅを取り込む（＃５４２、＃５４
３）。
【００３４】後端時点ｉｅと前端時点ｉｓとの差（時間
範囲Ｔの長さを表す）が許容範囲内であり、かつ仮重心
Ｊ’と時間範囲Ｔの中央値ｊ〔＝（ｉｅ＋ｉｓ）／２〕
との差が基準値ｄよりも小さい画素については、仮重心
Ｊ’を測定データ（重心Ｊ）として採用する（＃５４４
〜＃５４７）。条件を満たさない画素については、仮重
心Ｊ’を測定データとして採用しない。つまり、実質的
に測定データを無効とする（＃５４４〜＃５４６、＃５
４８）。
範囲Ｔの長さを表す）が許容範囲内であり、かつ仮重心
Ｊ’と時間範囲Ｔの中央値ｊ〔＝（ｉｅ＋ｉｓ）／２〕
との差が基準値ｄよりも小さい画素については、仮重心
Ｊ’を測定データ（重心Ｊ）として採用する（＃５４４
〜＃５４７）。条件を満たさない画素については、仮重
心Ｊ’を測定データとして採用しない。つまり、実質的
に測定データを無効とする（＃５４４〜＃５４６、＃５
４８）。
【００３５】以上の実施形態では、３次元カメラ２とホ
スト５とが別体であったが、これらの機能を共通のハウ
ジングに収めて一体化した装置構成にも本発明を適用す
ることができる。参照光はスリット光に限らず、スポッ
ト光であってもよい。
スト５とが別体であったが、これらの機能を共通のハウ
ジングに収めて一体化した装置構成にも本発明を適用す
ることができる。参照光はスリット光に限らず、スポッ
ト光であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】請求項１乃至請求項６の発明によれば、
信頼性の高い３次元データの生成することができる。
信頼性の高い３次元データの生成することができる。
【００３７】請求項１の発明によれば、誤ったデータの
混入を無くし、かつ測定結果を無効とすることによる実
質の測定点の減少を低減することができる。
混入を無くし、かつ測定結果を無効とすることによる実
質の測定点の減少を低減することができる。
【図１】本発明に係る３次元入力システムの構成図であ
る。
る。
【図２】３次元カメラの電気回路のブロック図である。
【図３】重心演算回路のブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る適否判定の説明図である。
【図５】第１実施形態に係る３次元カメラの動作を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図６】第１実施形態に係るホスト動作の第１例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図７】第１実施形態に係るホスト動作の第２例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る適否判定の説明図である。
【図９】第２実施形態に係る３次元カメラの動作を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係るホストの動作を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ ３次元入力システム（３次元入力装置） Ｑ 物体 ２ ３次元カメラ（光学走査手段） Ｊ 重心 Ｓ 閾値 ３５ 重心演算回路（演算手段） ３７ 閾値メモリ（閾値設定手段） ５ ホスト（結果判定手段）
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA53 BB05 DD04 DD11 FF04 FF42 GG04 HH05 JJ26 LL04 LL28 MM15 QQ03 QQ08 QQ24 QQ41 5B057 BA15 BA30 DA07 DB03 DB09 DC06 DC22
Claims (6)
- 【請求項１】参照光を投射して物体を走査する光学走査
手段を備え、物体からの反射光の受光強度を示す受光デ
ータに基づいて受光量の時間分布または空間分布の重心
を算出することによって、物体上の複数の点の位置を測
定する３次元入力装置であって、 閾値を越える受光データに基づいて重心を算出する演算
手段と、 前記閾値の変更が可能な閾値設定手段と、 ある閾値を越える受光データに基づく重心と、他の閾値
を越える受光データに基づく重心との差の大小判別によ
って、これら重心の正否を判定する結果判定手段とを有
したことを特徴とする３次元入力装置。 - 【請求項２】重心が適正であると判定されるか、または
全ての閾値についての重心の判定が終わるまで、閾値毎
に重心を算出して正否を判定し、適正な重心が得られた
点についての測定のみを有効とする請求項１記載の３次
元入力装置。 - 【請求項３】前記閾値の切換えが２段階である請求項１
記載の３次元入力装置。 - 【請求項４】参照光を投射して物体を走査する光学走査
手段を備え、物体からの反射光の受光強度を示す受光デ
ータに基づいて受光量の時間分布または空間分布の重心
を算出することによって、物体上の複数の点の位置を測
定する３次元入力装置であって、 閾値を越える受光データに基づいて重心を算出する演算
手段と、 受光データが前記閾値を越える時間範囲または空間範囲
の大きさに基づいて、 前記演算手段により算出された重心の正否を判定する結
果判定手段とを有したことを特徴とする３次元入力装
置。 - 【請求項５】前記結果判定手段は、受光面における注目
画素についての前記時間範囲と、他の画素についての前
記時間範囲とを比較することによって、当該注目画素に
ついての重心の正否を判定する請求項４記載の３次元入
力装置。 - 【請求項６】前記結果判定手段は、受光面における注目
画素についての前記時間範囲と、予め設定された基準範
囲とを比較することによって、当該注目画素についての
重心の正否を判定する請求項４記載の３次元入力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000210921A JP2002022423A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元入力装置 |
| US09/900,190 US20020005956A1 (en) | 2000-07-12 | 2001-07-09 | Method and device for measuring three-dimensional position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000210921A JP2002022423A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022423A true JP2002022423A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18707115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000210921A Pending JP2002022423A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元入力装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020005956A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002022423A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137313A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Pulstec Industrial Co Ltd | ３次元形状測定装置 |
| WO2022239668A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | 住友重機械工業株式会社 | 表示装置、情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60333597D1 (de) * | 2002-12-10 | 2010-09-09 | Chep Technology Pty Ltd | Automatisierte palletteninspektion und -reparatur |
| JP3930482B2 (ja) * | 2004-01-19 | 2007-06-13 | ファナック株式会社 | ３次元視覚センサ |
| WO2008018955A2 (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Arete' Associates | Camera-style lidar setup |
| JP2009192332A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Konica Minolta Sensing Inc | ３次元処理装置における３次元データの表示制御方法および３次元処理装置 |
| US8296096B2 (en) * | 2009-07-09 | 2012-10-23 | Richard Kirby | Positioning system and method using optically tracked anchor points |
| CN103411546B (zh) * | 2013-08-20 | 2016-05-11 | 中国海洋石油总公司 | 钢结构三维精度的检验方法 |
| EP3101383A1 (en) | 2015-06-01 | 2016-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Shape measurement apparatus, shape calculation method, system, and method of manufacturing an article |
| WO2018094307A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Robert Bosch Start-Up Platform North America, Llc, | Sensing system and method |
-
2000
- 2000-07-12 JP JP2000210921A patent/JP2002022423A/ja active Pending
-
2001
- 2001-07-09 US US09/900,190 patent/US20020005956A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137313A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Pulstec Industrial Co Ltd | ３次元形状測定装置 |
| WO2022239668A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | 住友重機械工業株式会社 | 表示装置、情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020005956A1 (en) | 2002-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6109357B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム | |
| JP3951984B2 (ja) | 画像投影方法、及び画像投影装置 | |
| US7643159B2 (en) | Three-dimensional shape measuring system, and three-dimensional shape measuring method | |
| EP2927710B1 (en) | Ranging system, information processing method and program thereof | |
| EP1596158A1 (en) | Three-dimensional shape input device | |
| TWI393980B (zh) | The method of calculating the depth of field and its method and the method of calculating the blurred state of the image | |
| JP2000002518A (ja) | ３次元入力装置 | |
| JPH10206132A (ja) | ３次元計測システム | |
| JP4337266B2 (ja) | ３次元測定方法および３次元測定システム | |
| JP2002022423A (ja) | ３次元入力装置 | |
| CN112470458B (zh) | 距离测定装置及可靠性判定方法 | |
| JPH1144533A (ja) | 先行車両検出装置 | |
| US7821652B2 (en) | System and method for focusing discrete points on an under-measured object | |
| JPH0810130B2 (ja) | 光切断線法による物体測定装置 | |
| JP2000002520A (ja) | ３次元入力装置 | |
| JPH11223516A (ja) | ３次元画像撮像装置 | |
| JP3963219B2 (ja) | 非接触式形状計測装置 | |
| JP2002221408A (ja) | 光学測定装置 | |
| JPH11183142A (ja) | 三次元画像撮像方法及び三次元画像撮像装置 | |
| JPH05223524A (ja) | 加工物の空間座標決定方法 | |
| CN113673285B (zh) | 深度相机抓拍时的深度重建方法、系统、设备及介质 | |
| JP3861475B2 (ja) | ３次元入力装置 | |
| JPS6383604A (ja) | 三次元座標計測装置 | |
| JP2013190938A (ja) | ステレオ画像処理装置 | |
| JP2000275024A (ja) | ３次元入力装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050615 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050704 |