JP2002054913A - Three-dimensional data generating system and projector - Google Patents

Three-dimensional data generating system and projector

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JP2002054913A
JP2002054913A JP2000243859A JP2000243859A JP2002054913A JP 2002054913 A JP2002054913 A JP 2002054913A JP 2000243859 A JP2000243859 A JP 2000243859A JP 2000243859 A JP2000243859 A JP 2000243859A JP 2002054913 A JP2002054913 A JP 2002054913A
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JP
Japan
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light
dimensional data
pattern
subject
pattern light
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Application number
JP2000243859A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Kanefuji
靖尚 金藤
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate accurate three-dimensional data by producing proper contrast on two-dimensional images when generating three dimensional data from plural two-dimensional images and by accurately keeping corresponding relations. SOLUTION: This three-dimensional data generating system is equipped with plural image pickup means 25, plural projectors each of which projects pattern light, a diffusion detection part 103 and a luminance detecting part 104 serving as detecting means to detect the condition of the pattern light on an object, a focus control part 101 and a luminous energy control part 102 serving as control means to individually control each projector 26 based on the detected result of the detecting means, and a computing means 105 to generate three-dimensional data DT based on plural image data FD picked up by the image pickup means when the pattern light is projected by the projector 26.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体を撮像して
得られる複数の画像から3次元データを生成するシステ
ム、および被写体にパターン光を投射するために用いる
投光装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a system for generating three-dimensional data from a plurality of images obtained by imaging a subject, and to a light projecting device used to project pattern light onto the subject.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、視差のある複数の画像から3
次元データを生成するシステムが種々提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, three or more images having parallax have been used.
Various systems for generating dimensional data have been proposed.

【0003】例えば、比較的大型の部品の3次元データ
を得るためのシステムでは、まず、部品を被写体として
移動ステージ上に載せる。被写体の周囲を取り囲むよう
に微小点光源が配置されたイルミネーション投光部を用
い、被写体に向かって疑似テクスチャを投影する。複数
のカメラによって被写体を撮影し、視差のある複数の2
次元画像を得る。複数の2次元画像について、相関法ま
たはオプティカルフロー法などを用いて対応点を求め、
演算によって3次元データを算出する。
For example, in a system for obtaining three-dimensional data of a relatively large component, first, the component is placed on a moving stage as a subject. A pseudo texture is projected toward the subject by using an illumination light projecting unit in which a minute point light source is arranged so as to surround the subject. The subject is photographed by a plurality of cameras, and a plurality of
Obtain a two-dimensional image. For a plurality of two-dimensional images, corresponding points are obtained using a correlation method or an optical flow method,
Three-dimensional data is calculated by calculation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】また、図12に示すよ
うな3次元データ生成システム80が考えられる。図1
2は3次元データ生成システム80の構成例を示す斜視
図、図13はパターン光の投射状態を説明する図であ
る。
A three-dimensional data generation system 80 as shown in FIG. 12 is conceivable. Figure 1
2 is a perspective view showing a configuration example of a three-dimensional data generation system 80, and FIG. 13 is a view for explaining a projection state of pattern light.

【0005】図12において、3次元データ生成システ
ム80は、3つの3眼カメラ81a,b,c、2つのパ
ターン光投光装置82a,b、これらを制御するシステ
ムコントロールボックス83、および、システムコント
ロールボックス83を制御するコンピュータ84から構
成される。
In FIG. 12, a three-dimensional data generating system 80 includes three trinocular cameras 81a, b, c, two pattern light projectors 82a, b, a system control box 83 for controlling these, and a system control box 83. It comprises a computer 84 for controlling the box 83.

【0006】3眼カメラ81a,b,cは、それぞれ、
撮像面が三角形の頂点位置となるように配置された3台
のカメラを有する。各3眼カメラ81a,b,cは、被
写体Qである人の頭部HDを取り囲むように、互いに水
平方向に所定の距離を置いて、且つそれぞれ頭部HDを
向くように配置されている。
The three-lens cameras 81a, 81b, and 81c are respectively
It has three cameras arranged such that the imaging plane is located at the vertex position of the triangle. Each of the three-lens cameras 81a, 81b, and 81c is disposed at a predetermined distance in the horizontal direction so as to surround the head HD of a person who is the subject Q, and faces the head HD.

【0007】パターン光投光装置82a,bは、3眼カ
メラ81a,b,cのそれぞれの間に配置され、頭部H
Dに向かって適当なパターン光を投射する。図13に示
すように、各パターン光投光装置82a,bから投射さ
れるパターン光PKa,bは、それぞれ頭部HDの右側
および左側の顔面にパターンPTを形成する。これによ
って、顔面の全体にコントラストを生じさせる。
The pattern light projecting devices 82a, 82b are arranged between the three-lens cameras 81a, 81b, 81c, respectively.
An appropriate pattern light is projected toward D. As shown in FIG. 13, the pattern lights PKa, b projected from the pattern light projecting devices 82a, b form patterns PT on the right and left faces of the head HD, respectively. This produces contrast over the entire face.

【0008】システムコントロールボックス83は、3
眼カメラ81の撮影動作を制御し、撮影された画像デー
タを蓄積し、コンピュータ84に転送する。コンピュー
タ84は、システムコントロールボックス83を介して
3眼カメラ81に撮影動作を指示し、パターン光投光装
置82に点灯または消灯の指示を出す。3台のカメラお
よび3つの3眼カメラ81a,b,cの位置関係は予め
分かっており、コンピュータ84はそれを位置情報とし
て認識している。その位置情報と、撮影された各画像中
の画素の対応関係とから、被写体である頭部HDの3次
元形状(3次元データ)を求める。
[0008] The system control box 83
It controls the photographing operation of the eye camera 81, accumulates photographed image data, and transfers it to the computer 84. The computer 84 instructs the three-lens camera 81 to perform a shooting operation via the system control box 83, and instructs the pattern light projecting device 82 to turn on or off. The positional relationship between the three cameras and the three trinocular cameras 81a, b, and c is known in advance, and the computer 84 recognizes them as positional information. The three-dimensional shape (three-dimensional data) of the head HD, which is the subject, is obtained from the positional information and the correspondence between the pixels in each captured image.

【0009】各画像の対応関係を正確に求めるために
は、画像にコントラストが必要である。そのため、上に
述べたように、撮影時にパターン光投光装置82によっ
て被写体の顔面にパターン光PKa,bを投射する。
In order to accurately determine the correspondence between the images, the images need to have a contrast. Therefore, as described above, the pattern light PKa, b is projected onto the face of the subject by the pattern light projecting device 82 during photographing.

【0010】ところが、人の顔面は凹凸があって形状が
複雑であるので、上に述べたパターン光投光装置82で
は、パターン光PKa,bの一部しか合焦しない。つま
り、図13に示すように、パターン光PKa,bのうち
の2つの点Ta,Tbのみしか合焦せず、他の部分はピ
ンぼけの状態となる。
However, since the human face has irregularities and a complicated shape, only a part of the pattern light PKa, b is focused in the above-described pattern light projecting device 82. That is, as shown in FIG. 13, only two points Ta and Tb of the pattern light PKa and b are focused, and the other portions are out of focus.

【0011】また、被写体の表面の色や状態によっては
十分なコントラストが得られないことがある。上の例で
は、顔面の皮膚と毛髪とでは色が大きく異なるので、同
じ光量のパターン光PKを投射してもいずれか一方にし
か適さず、両方にわたって十分なコントラストを得るこ
とができない。
Further, depending on the color and condition of the surface of the subject, a sufficient contrast may not be obtained. In the above example, the color of the facial skin is significantly different from the color of the hair, so that even if the same amount of pattern light PK is projected, it is suitable for only one of them, and sufficient contrast cannot be obtained for both.

【0012】そのため、画像の対応関係を正確にとるこ
とができず、精度のよい3次元データを生成できないこ
とがある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもの
で、複数の2次元画像から3次元データを生成するに当
たり、2次元画像に適切なコントラストを生じさせ、対
応関係を正確にとって精度のよい3次元データを生成す
ることを目的とする。
As a result, it is not possible to accurately determine the correspondence between images, and it may not be possible to generate accurate three-dimensional data. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and in generating three-dimensional data from a plurality of two-dimensional images, an appropriate contrast is generated in the two-dimensional image, and a three-dimensional image with high accuracy for accurate correspondence. The purpose is to generate data.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るシステム
は、複数の撮像手段と、それぞれがパターン光を投射す
る複数の投光手段と、被写体上のパターン光の状態を検
出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいてそれ
ぞれの投光手段を個別に制御する制御手段と、を備え
る。
A system according to the present invention comprises a plurality of image pickup means, a plurality of light projecting means each projecting pattern light, a detecting means for detecting a state of pattern light on a subject, Control means for individually controlling each of the light projecting means based on the detection result of the detecting means.

【0014】好適な実施形態によると、投光手段による
パターン光の投射時に撮像手段で撮像された複数の画像
データに基づいて3次元データを生成する演算手段を備
える。
According to a preferred embodiment, there is provided a calculating means for generating three-dimensional data based on a plurality of image data picked up by the image pick-up means when the light projecting means projects the pattern light.

【0015】好適な実施形態によると、前記検出手段
は、被写体上におけるパターン光のぼけ量を検出し、前
記制御手段は、検出されたぼけ量に基づいてそれぞれの
投光手段の焦点を制御する。
According to a preferred embodiment, the detecting means detects a blur amount of the pattern light on the subject, and the control means controls a focus of each light projecting means based on the detected blur amount. .

【0016】また、前記検出手段は、被写体上における
パターン光の輝度状態を検出し、前記制御手段は、検出
された輝度状態に基づいてそれぞれの投光手段の光量を
制御する。
The detecting means detects a luminance state of the pattern light on the subject, and the control means controls the light quantity of each light projecting means based on the detected luminance state.

【0017】本発明に係る投光装置は、本体フレーム
と、それぞれが被写体に向かってパターン光を投射する
ように前記本体フレームに取り付けられた複数個の投光
器と、前記各投光器の輝度および焦点を個別に制御する
ことの可能な制御装置と、を有してなる。
A light projecting device according to the present invention comprises a main body frame, a plurality of light emitters mounted on the main body frame so as to project pattern light toward a subject, and the brightness and focus of each of the light emitters. And a control device that can be individually controlled.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る3次元データ
生成システム1の構成を示す斜視図、図2は3次元デー
タ生成システム1の構成を示す側面図、図3は撮影ユニ
ット11を拡大して示す斜視図、図4は投光器26を拡
大して示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a three-dimensional data generation system 1 according to the present invention, FIG. 2 is a side view showing the configuration of the three-dimensional data generation system 1, and FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the projector 26, and FIG.

【0019】図1および図2において、3次元データ生
成システム1は、基台10、撮影ユニット11、システ
ムコントロールボックス13、コンピュータ14、およ
び椅子CRから構成される。
In FIG. 1 and FIG. 2, the three-dimensional data generation system 1 includes a base 10, a photographing unit 11, a system control box 13, a computer 14, and a chair CR.

【0020】撮影ユニット11は、上下方向に扇のよう
に開いたり閉じたりすることが可能に構成され、パター
ン光の投射と多眼カメラによる撮影とを行う機能がまと
められたものである。基台10の上に載置された支持台
SDに対して、高さ調整が可能に取り付けられている。
The photographing unit 11 can be opened and closed like a fan in the vertical direction, and integrates functions of projecting pattern light and photographing with a multi-lens camera. It is attached to a support table SD placed on the base 10 so that the height can be adjusted.

【0021】図3をも参照して、撮影ユニット11は、
帯基材21、帯基材21の両端に取り付けられた回動軸
22a,22b、23a,23b、回動軸22a,bま
たは23a,bに回動可能に取り付けられて折り畳み可
能な多数の帯部材24,24…、帯基材21に取り付け
られた3つの3眼カメラ25a,25b,25c、およ
び、各帯部材24に取り付けられた多数の投光器26,
26…からなる。なお、3眼カメラ25a,25b,2
5cの全体または一部を指して「3眼カメラ25」と記
載することがある。他についても同様である。
Referring also to FIG. 3, the photographing unit 11
The band base material 21, a plurality of foldable bands that are rotatably mounted on the rotating shafts 22 a, 22 b, 23 a, 23 b attached to both ends of the band base material 21 and the rotating shafts 22 a, b or 23 a, b. .., Three trinocular cameras 25 a, 25 b, 25 c attached to the band base material 21, and a large number of light emitters 26 attached to each band member 24,
26 ... The three-lens cameras 25a, 25b, 2
5c may be referred to as the “three-lens camera 25” as a whole or a part thereof. The same applies to other cases.

【0022】帯基材21は、合成樹脂または金属材料な
どを用いて円弧状に形成され、適度な剛性を有する。各
帯部材24は、同じく合成樹脂または金属材料などを用
いて帯基材21と同様な円弧状に形成される。多数の帯
部材24は、帯基材21の裏面に順次重なるように配置
され、回動軸22または23を中心に開きまたは閉じる
ことが可能である。上下の回動軸22aと23aまたは
22bと23bとは、噛み合っておらず、独立して回動
することが可能である。つまり、上側の帯部材24と下
側の帯部材24とは、それぞれ独立して折り畳み可能で
ある。
The band base 21 is formed in an arc shape using a synthetic resin or a metal material, and has an appropriate rigidity. Each band member 24 is formed in the same arc shape as the band base material 21 using the same synthetic resin or metal material. The many band members 24 are arranged so as to sequentially overlap the back surface of the band base material 21, and can be opened or closed around the rotation shaft 22 or 23. The upper and lower rotation shafts 22a and 23a or 22b and 23b are not engaged with each other and can rotate independently. That is, the upper band member 24 and the lower band member 24 are independently foldable.

【0023】なお、帯基材21および帯部材24は、光
が反射しないように黒色とされている。各3眼カメラ2
5は、従来から用いられているものと同様の構成および
機能を有する。すなわち、それぞれ、撮像面が三角形の
頂点位置となるように配置された3台のカメラを有す
る。
The band base member 21 and the band member 24 are black so that light is not reflected. Each three-lens camera 2
5 has the same configuration and function as those conventionally used. That is, each camera has three cameras arranged such that the imaging planes are located at the vertices of a triangle.

【0024】各3眼カメラ25は、被写体つまり椅子C
Rに座った人の頭部HDを撮影するように、帯基材21
の表面において水平方向に互いに所定の距離を置いて取
り付けられている。3つの3眼カメラ25を配置するこ
とによって、オクルージョンをなくすようになってい
る。
Each three-lens camera 25 has a subject, that is, a chair C
As in the case of photographing the head HD of a person sitting on the
Are mounted at a predetermined distance from each other in the horizontal direction on the surface. By arranging the three trinocular cameras 25, occlusion is eliminated.

【0025】投光器26は、各帯部材24に設けられた
取付け部24aにおいて、多数個が横方向に一列に配列
されて取り付けられている。各帯部材24が上下方向に
開くことによって、横方向および縦方向に多数の投光器
26が配列されるようになっている。
A plurality of light projectors 26 are mounted in a mounting portion 24a provided on each band member 24 in such a manner as to be arranged in a row in a horizontal direction. By opening each band member 24 in the vertical direction, a large number of projectors 26 are arranged in the horizontal and vertical directions.

【0026】図4に示されるように、各投光器26は、
鏡筒41、光源42、パターンマスク43、投影光学系
44、および焦点調節機構45からなる。光源42とし
て、例えば高輝度LEDが用いられる。高輝度LEDに
は、システムコントロールボックス13から供給される
駆動電流が流れる。駆動電流を制御することによって、
高輝度LEDの発光量、つまり光源42の光量が制御さ
れる。
As shown in FIG. 4, each of the projectors 26
It comprises a lens barrel 41, a light source 42, a pattern mask 43, a projection optical system 44, and a focus adjustment mechanism 45. As the light source 42, for example, a high-brightness LED is used. The drive current supplied from the system control box 13 flows through the high-brightness LED. By controlling the drive current,
The light emission amount of the high-brightness LED, that is, the light amount of the light source 42 is controlled.

【0027】パターンマスク43は、投光器26から投
射されるパターン光PKのパターンを決定するものであ
る。パターンマスク43のパターンが、被写体である頭
部HDに投影され、その状態で被写体が3眼カメラ25
によって撮像される。パターンは、撮像によって得られ
る画像の画素ピッチごとに輝度の変化が表れるものであ
ることが望ましい。
The pattern mask 43 determines the pattern of the pattern light PK projected from the light projector 26. The pattern of the pattern mask 43 is projected onto the head HD as the subject, and in this state, the subject is
Is imaged. It is desirable that the pattern has a change in luminance for each pixel pitch of an image obtained by imaging.

【0028】投影光学系44は、パターン光PKを拡大
する。投影光学系44は、焦点調節機構45によって前
後に移動され、焦点距離が調整される。焦点調節機構4
5は、システムコントロールボックス13によって制御
される。
The projection optical system 44 enlarges the pattern light PK. The projection optical system 44 is moved back and forth by the focus adjustment mechanism 45 to adjust the focal length. Focus adjustment mechanism 4
5 is controlled by the system control box 13.

【0029】つまり、コンピュータ14からの指令がシ
ステムコントロールボックス13を介して焦点調節機構
45に伝えられ、焦点調節機構45が投影光学系44を
駆動して焦点を調整する。
That is, a command from the computer 14 is transmitted to the focus adjustment mechanism 45 via the system control box 13, and the focus adjustment mechanism 45 drives the projection optical system 44 to adjust the focus.

【0030】次に、投光器26による被写体へのパター
ン光PKの投射時の制御について説明する。図5は投光
器26から被写体である人の頭部HDへパターン光PK
を投射した状態を示す平面図、図6は頭部HDに投影さ
れたパターンPTの状態を示す図、図7は合焦の有無に
よるパターンPTの状態の相違を示す図、図8はパター
ン光PKの合焦位置を求める方法を説明する図、図9は
パターン光PKの光量を調整する方法を説明する図、図
10はパターン光PKの光量を決定する方法を説明する
図である。
Next, control of the projector 26 when projecting the pattern light PK onto the object will be described. FIG. 5 shows the pattern light PK from the projector 26 to the head HD of the person who is the subject.
6 is a plan view showing a state where the pattern PT is projected, FIG. 6 is a view showing a state of the pattern PT projected on the head HD, FIG. 7 is a view showing a difference in the state of the pattern PT depending on the presence or absence of focusing, and FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a method for obtaining the in-focus position of PK, FIG. 9 is a diagram for explaining a method for adjusting the light amount of the pattern light PK, and FIG. 10 is a diagram for explaining a method for determining the light amount of the pattern light PK.

【0031】図5に示すように、各投光器26から頭部
HDの顔面に向かって、パターン光PKが投射される。
個々のパターン光PKは、投射角が小さく、投射範囲が
狭い。つまり、各投光器26は、被写体に対してスポッ
ト的にパターン光PKを投射する。したがって、被写体
Qの表面で合焦し易く、コントラストを有した鮮明なパ
ターンPTを被写体Q上に形成することができる。
As shown in FIG. 5, the pattern light PK is projected from each projector 26 toward the face of the head HD.
Each pattern light PK has a small projection angle and a narrow projection range. That is, each of the light projectors 26 projects the pattern light PK on the subject in a spot manner. Therefore, it is easy to focus on the surface of the subject Q, and a clear pattern PT having contrast can be formed on the subject Q.

【0032】つまり、被写体Qの形状に係わらず、少な
くとも投光器26の個数に等しい箇所について完全に合
焦させることが可能である。完全には合焦しない部分に
ついても、パターン光PKの投射範囲が狭いので、ピン
ぼけの程度が小さい。この点、図13で説明した場合で
は、完全に合焦する箇所が2点程度となり、また投射範
囲が広いのでピンぼけの程度が大きい。
That is, irrespective of the shape of the subject Q, it is possible to completely focus on at least a portion equal to the number of the light projectors 26. Since the projection range of the pattern light PK is narrow even for a part that is not perfectly focused, the degree of defocus is small. In this regard, in the case described with reference to FIG. 13, the number of perfectly focused points is about two, and the degree of defocus is large because the projection range is wide.

【0033】このように、コントラストのある鮮明なパ
ターンPTを被写体Q上に形成することができるので、
被写体Qの形状が複雑であったり、被写体Qの色や表面
状態が複雑であっても、得られた画像の対応点を正確に
とることが可能となる。
As described above, a clear pattern PT with contrast can be formed on the subject Q.
Even if the shape of the subject Q is complicated or the color or surface state of the subject Q is complicated, it is possible to accurately determine the corresponding points of the obtained image.

【0034】図6(A)には、パターン光PKを投射し
ない場合に被写体Qを撮影した画像FD1が示されてい
る。図6(B)(C)には、パターン光PKを投射した
場合に被写体Qを撮影した画像FD2,3が示されてい
る。
FIG. 6A shows an image FD1 of the object Q when the pattern light PK is not projected. FIGS. 6B and 6C show images FD2 and FD3 obtained by photographing the subject Q when the pattern light PK is projected.

【0035】図6(A)に示す画像FD1において、被
写体Qである頭部HDは、大まかに言って、頭髪および
睫毛を含む毛髪の部分である毛髪部HKと、皮膚の部分
である皮膚部HFとからなる。
In the image FD1 shown in FIG. 6A, the head HD, which is the subject Q, is roughly composed of a hair portion HK, which is a portion of hair including hair and eyelashes, and a skin portion, which is a portion of skin. HF.

【0036】一般に、毛髪部HKと皮膚部HFとは、色
および表面の状態が異なる。図6(B)に示す画像FD
2のように、皮膚部HFに対して適切なコントラストの
パターンPTが得られるような光量のパターン光PKを
投射した場合には、毛髪部HKでは光量が不足して画像
が黒く潰れてしまい、コントラストが得られない。
Generally, the hair part HK and the skin part HF differ in color and surface condition. Image FD shown in FIG.
In the case of projecting the pattern light PK having an amount of light such that the pattern PT having an appropriate contrast is obtained on the skin portion HF as in 2, the light amount is insufficient at the hair portion HK, and the image is crushed black. No contrast can be obtained.

【0037】逆に、図6(C)に示す画像FD3のよう
に、毛髪部HKに対して適切なコントラストのパターン
PTが得られるような光量のパターン光PKを投射した
場合には、皮膚部HFでは光量が過大となって画像が白
く跳んでしまい、コントラストが得られない。
Conversely, when the pattern light PK having such an amount of light as to obtain a pattern PT having an appropriate contrast with respect to the hair HK is projected as shown in an image FD3 shown in FIG. With HF, the amount of light is excessive, and the image jumps white, and no contrast is obtained.

【0038】そこで、毛髪部HKと皮膚部HFとでパタ
ーン光PKの光量を異ならせ、それぞれにおいてコント
ラストのあるパターンPTが表れるように制御する。本
実施形態において、各投光器26は、焦点および光量が
それぞれ独立して制御される。
Therefore, the light amount of the pattern light PK is made different between the hair portion HK and the skin portion HF, and control is performed such that a pattern PT having a contrast appears in each of them. In the present embodiment, the focus and the light amount of each projector 26 are controlled independently.

【0039】まず、焦点の制御方法について説明する。
上に述べたように、パターン光PKの焦点は、焦点調節
機構45により投影光学系44を前後に移動させること
により調整される。
First, a focus control method will be described.
As described above, the focus of the pattern light PK is adjusted by moving the projection optical system 44 back and forth by the focus adjustment mechanism 45.

【0040】まず、焦点を合わせたい投光器26のみを
点灯し、パターン光PKを被写体Qに投射する。コンピ
ュータ14の指令により焦点調節機構45を制御し、投
影光学系44によるパターン光PKの焦点位置が3つの
異なる位置となるように順次移動させる。それぞれの焦
点位置において、その時々のパターンPTを3眼カメラ
25で撮影する。それぞれの焦点位置(撮影位置)を、
ST1,ST2,ST3とする。
First, only the light emitter 26 to be focused is turned on, and the pattern light PK is projected on the subject Q. The focus adjusting mechanism 45 is controlled by a command from the computer 14, and is sequentially moved so that the focus position of the pattern light PK by the projection optical system 44 becomes three different positions. At each focus position, the pattern PT at that time is photographed by the three-lens camera 25. Each focus position (shooting position)
ST1, ST2, and ST3.

【0041】合焦位置では、図7(A)に示すようにパ
ターンPTaの各像の大きさは最小となる。焦点位置が
合焦位置から遠ざかるにつれて、図7(B)に示すよう
にパターンPTbの各像がぼけて広がる。像のぼけの大
きさを3点で計測することによって、合焦位置を求める
ことができる。
At the in-focus position, the size of each image of the pattern PTa becomes minimum as shown in FIG. As the focus position moves away from the focus position, each image of the pattern PTb blurs and spreads as shown in FIG. 7B. By measuring the magnitude of image blur at three points, the in-focus position can be obtained.

【0042】図8において、横軸は焦点距離を、縦軸は
像のぼけの大きさを、それぞれ示す。図8で理解できる
ように、各撮影位置ST1,2,3におけるぼけの大き
さから、合焦位置が求められる。
In FIG. 8, the horizontal axis indicates the focal length, and the vertical axis indicates the magnitude of image blur. As can be understood from FIG. 8, the in-focus position is obtained from the magnitude of blur at each of the photographing positions ST1, ST2, ST3.

【0043】このような手順で、全ての投光器26につ
いて焦点位置を調節する。この手法によって、オートフ
ォーカス機構を付与することなく、3眼カメラ25のよ
うな撮像系と投光器26の投影光学系44の制御とのみ
で、投光器26のパターン光PKの焦点位置を調節する
ことができる。
With such a procedure, the focal positions of all the light projectors 26 are adjusted. According to this method, the focus position of the pattern light PK of the light projector 26 can be adjusted only by an imaging system such as the three-lens camera 25 and the control of the projection optical system 44 of the light projector 26 without providing an autofocus mechanism. it can.

【0044】次に、光量の制御方法について説明する。
まず、光量を調節したい投光器26のみを点灯し、パタ
ーン光PKを被写体Qに投射する。その状態で、パター
ンPTを3眼カメラ25で撮影する。また、その投光器
26を消灯した状態で、被写体Qを3眼カメラ25で撮
影する。
Next, a method for controlling the amount of light will be described.
First, only the light emitter 26 whose light quantity is to be adjusted is turned on, and the pattern light PK is projected on the subject Q. In this state, the pattern PT is photographed by the three-lens camera 25. In addition, the subject Q is photographed by the three-lens camera 25 with the light emitter 26 turned off.

【0045】このようにして、図9(A)(B)に示す
ように、投光器26の点灯したときの画像FD4と消灯
したときの画像FD5とが得られる。これら2枚の画像
FD4,5の差分から、図9(C)に示すように、パタ
ーンPTを含む被写体Qの一部の領域ARの画像FD6
を切り出す。
Thus, as shown in FIGS. 9A and 9B, an image FD4 when the light projector 26 is turned on and an image FD5 when the light projector 26 is turned off are obtained. From the difference between these two images FD4 and FD5, as shown in FIG. 9C, an image FD6 of a partial area AR of the subject Q including the pattern PT
Cut out.

【0046】切り出した領域ARについてのコントラス
トをチェックする。つまり、領域AR内の各画素につい
て、その輝度値を計測する。輝度が256階調である場
合には、輝度値は0から255までの値をとる。各輝度
値に対する画素の分布を見る。
The contrast of the clipped area AR is checked. That is, the luminance value of each pixel in the area AR is measured. When the luminance is 256 gradations, the luminance value takes a value from 0 to 255. Look at the distribution of pixels for each luminance value.

【0047】図10において、横軸は輝度値、縦軸は画
素数をそれぞれ示す。パターン光PKの光量が不足して
暗くなり像が黒く潰れる場合は、図10(A)に示すよ
うに輝度値の分布が左側(0に近い側)に偏る。逆に、
パターン光PKの光量が大き過ぎて白く跳んでしまう場
合は、図10(B)に示すように輝度値の分布が右側
(255に近い側)に偏る。パターン光PKの光量が適
当でコントラストが十分にある場合には、図10(C)
に示すように輝度値の分布が両端に偏ることなく、その
中間に分布する。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the luminance value, and the vertical axis represents the number of pixels. When the amount of the pattern light PK is insufficient and the image becomes dark and the image is blackened, the distribution of the luminance values is biased to the left (close to 0) as shown in FIG. vice versa,
When the amount of the pattern light PK is too large and jumps white, the distribution of the brightness values is biased to the right (toward 255) as shown in FIG. When the light quantity of the pattern light PK is appropriate and the contrast is sufficient, FIG.
As shown in (1), the distribution of luminance values is not biased to both ends but is distributed in the middle.

【0048】したがって、領域ARにおける輝度値の平
均が128の近傍になるまで、投光器26の光量を変え
て撮影する。輝度値の平均を求めることを繰り返すこと
で、最適の光量を得ることができる。
Therefore, until the average of the brightness values in the area AR is close to 128, the light is emitted from the projector 26 while changing the light quantity. An optimum amount of light can be obtained by repeatedly obtaining the average of the luminance values.

【0049】システムコントロールボックス13は、コ
ンピュータ14の指令により、3眼カメラ25および投
光器26を制御する。また、3眼カメラ25で撮像され
た画像をコンピュータ14に転送する。
The system control box 13 controls the three-lens camera 25 and the projector 26 according to instructions from the computer 14. The image captured by the three-lens camera 25 is transferred to the computer 14.

【0050】コンピュータ14は、上に述べたように、
各投光器26が最適の焦点位置および光量となるように
制御する。また、被写体QにパターンPTを投影した状
態で、3眼カメラ25によって被写体Qの撮影を行うよ
うに制御する。そして、3眼カメラ25により取得され
た複数の画像FDに基づいて、公知の方法によって3次
元データDTを生成する。
Computer 14, as described above,
Control is performed so that each projector 26 has an optimum focus position and light amount. Further, control is performed such that the subject Q is photographed by the three-lens camera 25 in a state where the pattern PT is projected on the subject Q. Then, based on the plurality of images FD acquired by the three-lens camera 25, three-dimensional data DT is generated by a known method.

【0051】図11は3次元データ生成システム1を機
能的に示すブロック図である。図11において、3次元
データ生成システム1は、焦点制御部101、光量制御
部102、ぼけ量検出部103、輝度検出部104、3
次元データ演算部105、インタフェース106、3眼
カメラ25、および多数の投光器26からなる。
FIG. 11 is a block diagram functionally showing the three-dimensional data generation system 1. As shown in FIG. 11, the three-dimensional data generation system 1 includes a focus control unit 101, a light amount control unit 102, a blur amount detection unit 103, a brightness detection unit 104,
It comprises a dimension data calculation unit 105, an interface 106, a three-lens camera 25, and a large number of projectors 26.

【0052】ぼけ量検出部103は、3眼カメラ25で
撮影された画像FDに基づいて、被写体Q上におけるパ
ターン光PKのぼけ量を検出する。輝度検出部104
は、被写体Q上におけるパターン光PKの輝度状態を検
出する。焦点制御部101は、検出されたぼけ量に基づ
いて、各投光器26の焦点位置を制御する。光量制御部
102は、検出された輝度状態に基づいて、各投光器2
6の光量を制御する。3次元データ演算部105は、投
光器26によるパターン光PKの投光時に3眼カメラ2
5で撮像された複数の画像FDに基づいて、3次元デー
タDTを生成する。なお、これら各部の動作の詳細は上
に述べたとおりである。
The blur detector 103 detects the blur of the pattern light PK on the subject Q based on the image FD captured by the three-lens camera 25. Brightness detector 104
Detects the luminance state of the pattern light PK on the subject Q. The focus control unit 101 controls the focus position of each projector 26 based on the detected blur amount. The light amount control unit 102 controls each of the light projectors 2 based on the detected brightness state.
6 is controlled. The three-dimensional data calculation unit 105 controls the three-lens camera 2 when the projector 26 emits the pattern light PK.
The three-dimensional data DT is generated based on the plurality of images FD captured in Step 5. The details of the operations of these units are as described above.

【0053】上の実施形態において、投光器26による
パターンPTとして、種々のパターンを用いることがで
きる。投光器26の個数および配置は、上に述べた以外
の種々のものとしてよい。撮像手段として3眼カメラ2
5を用いたが、2眼カメラであってもよい。被写体Q上
のパターン光PKの状態を検出するために、3眼カメラ
25により撮影した画像FDを用いたが、3眼カメラ2
5によることなく、それらとは別個の撮像手段を用いて
もよい。
In the above embodiment, various patterns can be used as the pattern PT by the light projector 26. The number and arrangement of the light projectors 26 may be various other than those described above. Trinocular camera 2 as imaging means
Although 5 is used, a twin-lens camera may be used. To detect the state of the pattern light PK on the subject Q, the image FD taken by the three-lens camera 25 was used.
Instead of the above, imaging means separate from them may be used.

【0054】その他、撮影ユニット11、システムコン
トロールボックス13、コンピュータ14、または3次
元データ生成システム1の全体または各部の構造、形
状、寸法、個数、材質、制御の内容または順序などは、
本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
In addition, the structure, shape, dimensions, number, material, control contents or order of the whole or each part of the photographing unit 11, the system control box 13, the computer 14, or the three-dimensional data generating system 1 are as follows.
It can be changed appropriately according to the spirit of the present invention.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によると、複数の2次元画像から
3次元データを生成するに当たり、2次元画像に適切な
コントラストを生じさせ、対応関係を正確にとって精度
のよい3次元データを生成することができる。
According to the present invention, when generating three-dimensional data from a plurality of two-dimensional images, an appropriate contrast is generated in the two-dimensional image, and accurate three-dimensional data is generated because the correspondence is accurate. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る3次元データ生成システムの構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a three-dimensional data generation system according to the present invention.

【図2】3次元データ生成システムの構成を示す側面図
である。
FIG. 2 is a side view illustrating a configuration of a three-dimensional data generation system.

【図3】撮影ユニットを拡大して示す斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a photographing unit.

【図4】投光器を拡大して示す斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a light projector.

【図5】投光器から被写体へパターン光を投射した状態
を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a state in which pattern light is projected from a light projector to a subject.

【図6】被写体に投影されたパターンの状態を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a state of a pattern projected on a subject.

【図7】合焦の有無によるパターンの状態の相違を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a difference in a state of a pattern depending on the presence or absence of focusing.

【図8】パターン光の合焦位置を求める方法を説明する
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of obtaining a focus position of pattern light.

【図9】パターン光の光量を調整する方法を説明する図
である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of adjusting the amount of pattern light.

【図10】パターン光の光量を決定する方法を説明する
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for determining the light amount of pattern light.

【図11】3次元データ生成システムを機能的に示すブ
ロック図である。
FIG. 11 is a block diagram functionally showing the three-dimensional data generation system.

【図12】3次元データ生成システムの構成例を示す斜
視図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration example of a three-dimensional data generation system.

【図13】図12の構成例によるパターン光の投射状態
を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a projection state of pattern light according to the configuration example of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3次元データ生成システム 11 撮影ユニット(投光装置) 13 システムコントロールボックス 14 コンピュータ(制御装置、制御手段、演算手段) 21 帯基材(本体フレーム) 24 帯部材(本体フレーム) 25 3眼カメラ(撮像手段) 26 投光器(投光手段) 101 焦点制御部(制御装置) 102 光量制御部(制御装置) 103 ぼけ量検出部 104 輝度検出部 105 3次元データ演算部 PK パターン光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D data generation system 11 Photographing unit (light projection device) 13 System control box 14 Computer (control device, control means, calculation means) 21 Band base material (main frame) 24 Band member (main frame) 25 Three-lens camera ( Imaging means) 26 light emitter (light emitting means) 101 focus control unit (control device) 102 light amount control unit (control device) 103 blur amount detection unit 104 luminance detection unit 105 three-dimensional data calculation unit PK pattern light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA53 BB05 CC16 DD09 FF04 GG07 GG14 HH07 JJ03 JJ05 JJ19 NN02 QQ31 QQ42 5B047 AA07 BA02 BB06 BC04 BC05 BC12 CA17 CA19 CB11 5C061 AA21 AB04 AB24  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA53 BB05 CC16 DD09 FF04 GG07 GG14 HH07 JJ03 JJ05 JJ19 NN02 QQ31 QQ42 5B047 AA07 BA02 BB06 BC04 BC05 BC12 CA17 CA19 CB11 5C061 AA21 AB04 AB24

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の撮像手段と、 それぞれがパターン光を投射する複数の投光手段と、 被写体上のパターン光の状態を検出する検出手段と、 検出手段の検出結果に基づいてそれぞれの投光手段を個
別に制御する制御手段と、 を備えた3次元データの生成システム。
1. A plurality of image pickup means, a plurality of light projecting means each projecting pattern light, a detecting means for detecting a state of pattern light on a subject, and a plurality of light projecting means based on a detection result of the detecting means. A control means for individually controlling the light means; and a three-dimensional data generation system comprising:
【請求項2】投光手段によるパターン光の投射時に撮像
手段で撮像された複数の画像データに基づいて3次元デ
ータを生成する演算手段を備えた、 請求項1記載の3次元データの生成システム。
2. The three-dimensional data generation system according to claim 1, further comprising an arithmetic unit that generates three-dimensional data based on a plurality of image data captured by the imaging unit when the projection unit projects the pattern light. .
【請求項3】前記検出手段は、被写体上におけるパター
ン光のぼけ量を検出し、 前記制御手段は、検出されたぼけ量に基づいてそれぞれ
の投光手段の焦点を制御する、 請求項1または2記載の3次元データの生成システム。
3. The method according to claim 1, wherein the detecting unit detects a blur amount of the pattern light on the subject, and the control unit controls a focus of each of the light projecting units based on the detected blur amount. 2. A three-dimensional data generation system according to item 2.
【請求項4】前記検出手段は、被写体上におけるパター
ン光の輝度状態を検出し、 前記制御手段は、検出された輝度状態に基づいてそれぞ
れの投光手段の光量を制御する、 請求項1または2記載の3次元データの生成システム。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the detecting means detects a luminance state of the pattern light on the subject, and the control means controls a light amount of each of the light projecting means based on the detected luminance state. 2. A three-dimensional data generation system according to item 2.
【請求項5】撮影のためのパターン光を被写体に投射す
るための投光装置であって、 本体フレームと、 それぞれが被写体に向かってパターン光を投射するよう
に前記本体フレームに取り付けられた複数個の投光器
と、 前記各投光器の輝度および焦点を個別に制御することの
可能な制御装置と、 を有してなることを特徴とする投光装置。
5. A light projecting device for projecting pattern light for photographing onto a subject, comprising: a main body frame; and a plurality of light sources mounted on the main body frame, each projecting the pattern light toward the subject. A light projector comprising: a plurality of light projectors; and a control device capable of individually controlling the luminance and the focus of each of the light projectors.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010133735A (en) * 2008-12-02 2010-06-17 Makino Milling Mach Co Ltd Shape measurement method and device
CN112702590A (en) * 2020-12-07 2021-04-23 宁波大学 Stereo image zooming method
WO2023145556A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Distance measuring device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010133735A (en) * 2008-12-02 2010-06-17 Makino Milling Mach Co Ltd Shape measurement method and device
CN112702590A (en) * 2020-12-07 2021-04-23 宁波大学 Stereo image zooming method
CN112702590B (en) * 2020-12-07 2022-07-22 宁波大学 Three-dimensional image zooming method
WO2023145556A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Distance measuring device

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