JP2003281509A - Photographing control method and three-dimensional shape input device - Google Patents

Photographing control method and three-dimensional shape input device

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JP2003281509A
JP2003281509A JP2002083180A JP2002083180A JP2003281509A JP 2003281509 A JP2003281509 A JP 2003281509A JP 2002083180 A JP2002083180 A JP 2002083180A JP 2002083180 A JP2002083180 A JP 2002083180A JP 2003281509 A JP2003281509 A JP 2003281509A
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JP
Japan
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photographing
pattern
dimensional shape
image
image pickup
Prior art date
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Application number
JP2002083180A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Hamaguchi
敬行 浜口
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize time for pattern photographing and time for texture photographing, and minimize influence such as movement of an object or shaking of a three-dimensional shape input device. <P>SOLUTION: In the photographing control method when photographing the object at least twice by a photographing device provided with an image pickup element, first photographing RK1 is carried out right before transfer of an accumulated charge in the image pickup element and second photographing RK2 is carried out right after the transfer of the accumulated charge of the image pickup element achieved by the first photographing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、撮像素子を備えた
撮影装置によって対象物を少なくとも2回撮影する際の
撮影制御方法、および、そのような撮影装置とパターン
光を投光する投光装置とを備えた3次元形状入力装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photographing control method for photographing an object at least twice by a photographing device equipped with an image pickup device, and such a photographing device and a projector for projecting pattern light. And a three-dimensional shape input device including.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、対象物にパターン光を投光す
ることによって対象物の3次元形状を光学的に計測する
3次元形状入力装置が知られている。通常、このような
3次元形状入力装置は、パターン投影による3次元形状
の計測(以下「パターン撮影」ということもある)とと
もにテクスチャ画像の撮影(以下「テクスチャ撮影」と
いうことがある)を行うことも可能である。パターン撮
影およびテクスチャ撮影のために、CCDなどの撮像素
子を備えた撮影装置およびパターン光を投光する投光装
置が備えられる。通常、パターン撮影を行った後でテク
スチャ撮影を行う。3次元形状データにテクスチャ画像
を貼りつけることによって、対象物についてのより高品
質な3次元情報が得られる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a three-dimensional shape input device which optically measures a three-dimensional shape of an object by projecting pattern light on the object. Usually, such a three-dimensional shape input device performs measurement of a three-dimensional shape by pattern projection (hereinafter sometimes referred to as “pattern imaging”) and imaging of a texture image (hereinafter sometimes referred to as “texture imaging”). Is also possible. An imaging device having an imaging device such as a CCD and a light projecting device for projecting pattern light are provided for pattern imaging and texture imaging. Usually, texture photography is performed after pattern photography. By pasting the texture image on the three-dimensional shape data, higher quality three-dimensional information about the object can be obtained.

【0003】図8および図9は従来の撮影制御方法によ
る撮影タイミングを説明する図である。なお、図8はプ
ログレッシブタイプのCCDの場合を示し、図9はイン
タレースタイプのCCDの場合を示す。
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams for explaining the photographing timing according to the conventional photographing control method. FIG. 8 shows the case of a progressive type CCD, and FIG. 9 shows the case of an interlaced type CCD.

【0004】図8に示すように、CCDの受光面は、2
つの垂直同期信号VDの間において露光され、その露光
によってCCDに蓄積された電荷が、その直後の垂直同
期信号VDに基づくタイミングで一斉にCCDのレジス
タに転送される。
As shown in FIG. 8, the light receiving surface of the CCD is 2
The charges exposed during one vertical synchronization signal VD and accumulated in the CCD by the exposure are transferred to the registers of the CCD all at once at the timing based on the vertical synchronization signal VD immediately thereafter.

【0005】すなわち、1つの垂直同期信号VD1の直
前において、適当な時間T1だけ露光が行われ、露光が
行われている間に対象物にパターン光が投光される。こ
れによる蓄積電荷が、垂直同期信号VD1によってレジ
スタに転送される。これがパターン撮影である。
That is, immediately before one vertical synchronizing signal VD1, exposure is performed for an appropriate time T1, and pattern light is projected onto the object during the exposure. The accumulated charge by this is transferred to the register by the vertical synchronization signal VD1. This is pattern photography.

【0006】そして、次の垂直同期信号VD2の直前に
おいて、適当な時間T2だけ露光が行われ、露光が行わ
れている間に対象物に通常の照明光(例えばフラッシュ
光)が投光される。これによる蓄積電荷が、垂直同期信
号VD2によってレジスタに転送される。これがテクス
チャ撮影である。
Immediately before the next vertical synchronizing signal VD2, exposure is performed for an appropriate time T2, and normal illumination light (for example, flash light) is projected onto the object during the exposure. . The accumulated charge by this is transferred to the register by the vertical synchronization signal VD2. This is texture photography.

【0007】図9に示すように、インタレースタイプの
CCDの場合には、パターン投影による露光が終わった
後で、偶数ラインの画素の蓄積電荷が垂直同期信号VD
1によって転送され、さらに奇数ラインの画素の蓄積電
荷が垂直同期信号VD2によって転送される。その後
に、テクスチャ撮影のための露光が行われ、同様に垂直
同期信号VD3,4によって偶数ラインおよび奇数ライ
ンの蓄積電荷が順次転送される。
As shown in FIG. 9, in the case of the interlace type CCD, after the exposure by the pattern projection is completed, the accumulated charge of the pixels on the even lines is the vertical synchronizing signal VD.
1, and the charges accumulated in the pixels on the odd lines are further transferred by the vertical synchronizing signal VD2. After that, exposure for texture photographing is performed, and similarly, the vertical sync signals VD3, 4 sequentially transfer the accumulated charges on the even lines and the odd lines.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように、従
来においては、パターン撮影を開始してからテクスチャ
撮影を終えるまでに、垂直同期信号VDの1周期以上の
時間T11を必要とする。インタレースタイプのCCD
の場合には、2周期以上の時間T12を要する。そのた
め、その間の対象物の移動または変化、および3次元形
状入力装置の移動またはぶれが問題となる。
As described above, in the related art, the time T11 of one cycle or more of the vertical synchronizing signal VD is required from the start of pattern shooting to the end of texture shooting. Interlaced CCD
In the case of, the time T12 of 2 cycles or more is required. Therefore, the movement or change of the object during that period and the movement or shake of the three-dimensional shape input device pose a problem.

【0009】すなわち、対象物が例えば人物や動物など
であった場合に、パターン撮影とテクスチャ撮影とのタ
イミング間に対象物が動くと、3次元形状データとテク
スチャ画像との間に位置ずれが発生し、テクスチャ画像
のマッピング精度が低下することとなる。対象物が景色
であっても、風や振動で対象物内の物が動くことがあ
る。また、3次元形状入力装置がぶれた場合も同様に位
置ずれが生じ、特に手持ち式の3次元形状入力装置の場
合に位置ずれが生じ易い。その結果、できあがった3次
元モデルが不自然なものとなってしまうことがある。
That is, when the object is, for example, a person or an animal, and the object moves between the timings of pattern photographing and texture photographing, a positional deviation occurs between the three-dimensional shape data and the texture image. However, the mapping accuracy of the texture image is reduced. Even if the object is a landscape, the object inside the object may move due to wind or vibration. In addition, when the three-dimensional shape input device is shaken, the positional displacement similarly occurs, and particularly in the case of the handheld three-dimensional shape input device, the positional displacement is likely to occur. As a result, the resulting three-dimensional model may be unnatural.

【0010】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、パターン撮影とテクスチャ撮影とをできるだけ短
時間で行うことができ、対象物の移動や3次元形状入力
装置のぶれなどの影響をできる限り抑制することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to perform pattern photography and texture photography in the shortest possible time, and to avoid the influence of movement of an object or blurring of a three-dimensional shape input device. The aim is to suppress as much as possible.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、撮
像素子を備えた撮影装置によって対象物を少なくとも2
回撮影する際の撮影制御方法であって、前記撮像素子に
おける蓄積電荷の転送の直前において第1回の撮影を行
い、第1回の撮影によって得られた前記撮像素子の蓄積
電荷の転送が終わった直後に第2回の撮影を行う。
According to the method of the present invention, at least two objects are picked up by an image pickup device equipped with an image pickup device.
A photographing control method for photographing once, wherein the first photographing is performed immediately before the transfer of the accumulated charge in the image sensor, and the transfer of the accumulated charge of the image sensor obtained by the first photographing is completed. Immediately after taking the second shot.

【0012】本発明に係る装置は、撮像素子を備えた撮
影装置および対象物にパターン光を投光する投光装置を
備えた3次元形状入力装置であって、撮像素子における
蓄積電荷の転送の直前において前記パターン光を投光し
または投光することなく第1回の撮影を行うように制御
する第1撮影制御部と、第1回の撮影によって得られた
前記撮像素子の蓄積電荷の転送が終わった直後に前記パ
ターン光を投光することなくまたは投光して第2回の撮
影を行うように制御する第2撮影制御部とを有する。
A device according to the present invention is a three-dimensional shape input device equipped with an image pickup device having an image pickup device and a light projecting device for projecting pattern light onto an object. Immediately before, a first photographing control unit that controls the pattern light to be projected or to perform the first photographing without projecting light, and transfer of the accumulated charge of the image sensor obtained by the first photographing Immediately after the above, the second photographing control unit is controlled to perform the second photographing without or with projecting the pattern light.

【0013】好ましくは、前記第1回の撮影において、
前記パターン光を投光し、前記第2回の撮影において、
前記パターン光を投光することなく、照明光を投光す
る。また、前記撮影装置には、前記撮像素子に入射する
光を遮断するシャッタが設けられており、前記第1撮影
制御部は、第1回の撮影において前記シャッタを開くよ
うに制御し、前記第2撮影制御部は、第2回の撮影にお
いて前記シャッタを開くように制御する。
[0013] Preferably, in the first photographing,
The pattern light is projected, and in the second shooting,
Illumination light is projected without projecting the pattern light. Further, the photographing apparatus is provided with a shutter that blocks light incident on the image sensor, and the first photographing control unit controls to open the shutter in the first photographing, and The 2-photographing control unit controls to open the shutter in the second photographing.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態である
3次元形状入力装置1の機能的な構成を示すブロック
図、図2は3次元形状入力装置1の撮影装置11および
投影装置12の構成を示す斜視図である。
1 is a block diagram showing a functional configuration of a three-dimensional shape input device 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a photographing device 11 and a projection device of the three-dimensional shape input device 1. It is a perspective view which shows the structure of 12.

【0015】図1において、3次元形状入力装置1は、
撮影装置11、投影装置12、記憶部13、撮影制御部
14、投光制御部15、処理部16、並びに、図示しな
い表示装置および操作入力装置などからなる。
In FIG. 1, the three-dimensional shape input device 1 is
The imaging device 11, the projection device 12, the storage unit 13, the imaging control unit 14, the light projection control unit 15, the processing unit 16, and a display device, an operation input device, and the like (not shown).

【0016】図2に示すように、投影装置12は、光源
121、集光レンズ系122、マスク123、および投
影レンズ系124などを備える。光源121から放射さ
れた光は、集光レンズ系122、マスク123、および
投影レンズ系124を通って対象物Qに投光される。マ
スク123には3次元計測のためのパターンが形成され
ており、そのパターン光が対象物Q上で結像する。
As shown in FIG. 2, the projection device 12 includes a light source 121, a condenser lens system 122, a mask 123, a projection lens system 124 and the like. The light emitted from the light source 121 is projected on the object Q through the condenser lens system 122, the mask 123, and the projection lens system 124. A pattern for three-dimensional measurement is formed on the mask 123, and the pattern light forms an image on the object Q.

【0017】すなわち、マスク123は、一種類以上の
特定波長帯域のみを透過する特性を有する領域が、所定
の規則にしたがって配置されたパターンを有する。パタ
ーンは、それを対象物Qに投影することによって、対象
物Qの表面の空間的位置を決定するためのものである。
投影されるパターンの内容は、マスク123のパターン
を移動させることにより、または互いに異なる複数のパ
ターンを入れ替えることにより、または透過型の液晶パ
ネルの画像を変更するなどにより、変更することができ
る。パターン投影された対象物Qを撮影装置11で撮影
することにより、対象物Qの3次元形状の計測を行うこ
とができる。このようなパターンとして、従来より公知
の種々のパターンを用いることができる。
That is, the mask 123 has a pattern in which regions having a characteristic of transmitting only one or more specific wavelength bands are arranged according to a predetermined rule. The pattern is for determining the spatial position of the surface of the object Q by projecting it onto the object Q.
The content of the projected pattern can be changed by moving the pattern of the mask 123, exchanging a plurality of different patterns, or changing the image of the transmissive liquid crystal panel. The three-dimensional shape of the target object Q can be measured by capturing an image of the pattern-projected target object Q with the image capturing device 11. As such a pattern, various conventionally known patterns can be used.

【0018】マスク123を、全面において光が均一に
透過するようにすることにより、またはマスク123を
光路から退避させることにより、対象物Qを単に照明す
るための通常の照明光を投光することが可能である。
The normal illumination light for simply illuminating the object Q is projected by allowing the mask 123 to transmit light uniformly over the entire surface or by retracting the mask 123 from the optical path. Is possible.

【0019】同じく図2において、撮影装置11は、撮
像素子としてのCCD(Charge Coupled Device)11
1、および受光レンズ系112などを備える。CCD1
11は対象物の像光を受光し、その像に応じた電気信号
に変換する。投影装置12によってパターン投影が行わ
れたときには、対象物Qのパターン画像が得られ、パタ
ーン投影が行われなかったときまたは単なる照明光が投
光されたときには、対象物Qのテクスチャ画像が得られ
る。
Similarly, in FIG. 2, a photographing device 11 includes a CCD (Charge Coupled Device) 11 as an image pickup device.
1, a light receiving lens system 112, and the like. CCD1
Reference numeral 11 receives the image light of the object and converts it into an electric signal corresponding to the image. A pattern image of the object Q is obtained when pattern projection is performed by the projection device 12, and a texture image of the object Q is obtained when pattern projection is not performed or simple illumination light is projected. .

【0020】これら、撮影装置11と投影装置12と
は、定められた距離dだけ互いに離れた位置に配置さ
れ、3次元形状入力装置1の本体ハウジングに固定され
ている。したがって、撮影装置11によって撮影される
パターン画像には、対象物Qの3次元形状に応じた歪が
現れる。パターン画像に発生する歪の位置および大きさ
を検出することにより、対象物Qの3次元形状が計測さ
れる。つまり、パターン画像上の位置、パターンを構成
する縞の投影角度、および距離dなどに基づいて、三角
測量の原理によって対象物Qの表面上の各点の距離(3
次元座標)が算出される。これにより対象物Qの3次元
形状データが得られる。得られた3次元形状データにテ
クスチャ画像が貼りつけることにより、対象物Qについ
ての高品質な3次元情報が得られる。
The photographing device 11 and the projection device 12 are arranged at positions separated from each other by a predetermined distance d, and are fixed to the main body housing of the three-dimensional shape input device 1. Therefore, distortion corresponding to the three-dimensional shape of the target object Q appears in the pattern image captured by the imaging device 11. The three-dimensional shape of the object Q is measured by detecting the position and magnitude of the distortion generated in the pattern image. That is, based on the position on the pattern image, the projection angle of the fringes forming the pattern, the distance d, etc., the distance (3
The dimensional coordinate) is calculated. Thereby, three-dimensional shape data of the object Q is obtained. By pasting the texture image on the obtained three-dimensional shape data, high-quality three-dimensional information about the object Q can be obtained.

【0021】なお、撮影装置11には、CCD111に
入射する光をメカ的に遮断するためのメカシャッタ11
3が設けられている。しかし、CCD111の露光を制
御することが可能であれば、他の種類または他の形式の
シャッタを用いることも可能である。撮影装置11にお
けるCCD111の動作については後で詳細に説明す
る。
The photographing device 11 has a mechanical shutter 11 for mechanically blocking light incident on the CCD 111.
3 is provided. However, other types or types of shutters can be used as long as the exposure of the CCD 111 can be controlled. The operation of the CCD 111 in the photographing device 11 will be described in detail later.

【0022】図1に戻って、記憶部13は、撮影装置1
1により撮影した画像(画像データ)、その他のデータ
を記憶する。撮影制御部14は、撮影装置11を制御す
る。例えば、CCD111の露光のタイミング、蓄積電
荷の転送のタイミング、データの読み出しのタイミング
などを制御する。投光制御部15は、投影装置12を制
御する。例えば、発光の有無、発光のタイミング、マス
ク123のパターンの位置、パターンの内容、パターン
の有無などを制御する。処理部16は、3次元形状入力
装置1の全体を制御し、また、記憶部13に記憶された
データに基づいて種々の演算を行い、対象物Qの距離デ
ータまたはその元となるデータを生成する。生成された
データは、図示しないインタフェースまたは記録媒体を
介して外部に出力することが可能であり、また図示しな
い表示装置によって表示することが可能である。処理部
16は、CPU、ROM、RAMなどによって、または
パーソナルコンピュータなどによって構成することがで
きる。
Returning to FIG. 1, the storage unit 13 stores the photographing device 1
The image (image data) taken by 1 and other data are stored. The photographing control unit 14 controls the photographing device 11. For example, the exposure timing of the CCD 111, the transfer timing of the accumulated charge, the read timing of data, and the like are controlled. The light projection control unit 15 controls the projection device 12. For example, the presence / absence of light emission, the timing of light emission, the position of the pattern on the mask 123, the content of the pattern, the presence / absence of a pattern, etc. are controlled. The processing unit 16 controls the entire three-dimensional shape input device 1 and performs various calculations based on the data stored in the storage unit 13 to generate distance data of the object Q or its original data. To do. The generated data can be output to the outside through an interface (not shown) or a recording medium, and can be displayed by a display device (not shown). The processing unit 16 can be configured by a CPU, ROM, RAM or the like, or a personal computer or the like.

【0023】3次元形状入力装置1から出力されたデー
タに基づいて、適当なプログラムがインストールされた
パーソナルコンピュータなどによって対象物Qの3次元
形状データが算出される。なお、3次元形状データの算
出のための公知のプログラムを処理部16にインストー
ルすることにより、3次元形状入力装置1において3次
元形状データを算出することも可能である。
Based on the data output from the three-dimensional shape input device 1, the three-dimensional shape data of the object Q is calculated by a personal computer or the like in which an appropriate program is installed. Note that it is also possible to calculate the three-dimensional shape data in the three-dimensional shape input device 1 by installing a known program for calculating the three-dimensional shape data in the processing unit 16.

【0024】次に、CCD111の動作について説明す
る。図3はCCDの一般的な回路の概要を示す図、図4
はCCDの垂直同期信号VDと水平同期信号HDとの関
係を示す図、図5はCCDの水平同期信号HDとクロッ
ク信号CLKとの関係を示す図、図6はCCDの撮影制
御タイミングを示す図、図7は他の実施例のCCDの撮
影制御タイミングを示す図である。
Next, the operation of the CCD 111 will be described. FIG. 3 is a diagram showing an outline of a general CCD circuit, and FIG.
Is a diagram showing the relationship between the vertical synchronizing signal VD of the CCD and the horizontal synchronizing signal HD, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the horizontal synchronizing signal HD of the CCD and the clock signal CLK, and FIG. 6 is a diagram showing the shooting control timing of the CCD. FIG. 7 is a diagram showing the photographing control timing of the CCD of another embodiment.

【0025】CCDには、フレームトランスファ型とイ
ンターライン型とがあるが、現在において一般に使われ
ているのはインターライン型である。インターライン型
のCCDは、構造上の制約から、解像度の低いものには
プログレッシブCCDが、解像度の高いものにはインタ
レースCCDが、それぞれ使われている。本実施形態で
示すCCD111はインターライン型であり、さらに図
6はCCD111がプログレッシブCCDである場合
を、図7はCCD111がインタレースCCDである場
合を、それぞれ示す。
The CCD is classified into a frame transfer type and an interline type, but the interline type is commonly used at present. Due to structural restrictions, the interline CCD is a progressive CCD for low resolution and an interlaced CCD for high resolution. The CCD 111 shown in this embodiment is an interline type, and FIG. 6 shows a case where the CCD 111 is a progressive CCD, and FIG. 7 shows a case where the CCD 111 is an interlaced CCD.

【0026】図3に示すように、CCD111は、アレ
イ上に配置された光電変換素子111a、光電変換され
た電荷(蓄積電荷)を運ぶための垂直転送路111bお
よび水平転送路111cから構成される。
As shown in FIG. 3, the CCD 111 comprises a photoelectric conversion element 111a arranged on the array, a vertical transfer path 111b and a horizontal transfer path 111c for carrying photoelectrically converted charges (stored charges). .

【0027】図4乃至図6をも参照して、対象物Qから
の光を光電変換素子111aが受光することにより、受
光した光の強さに応じた電荷が発生し、発生した電荷が
露光時間に応じて蓄積される。蓄積された電荷(蓄積電
荷)は、垂直同期信号VDに同期して一斉に垂直転送路
111bのレジスタに転送される。その場合に、垂直同
期信号VDそれ自体に同期する場合もあり、また垂直同
期信号VDに基づいて生成される同期信号またはトリガ
信号に同期する場合もある。
Referring also to FIGS. 4 to 6, when the photoelectric conversion element 111a receives the light from the object Q, charges corresponding to the intensity of the received light are generated, and the generated charges are exposed. Accumulates over time. The accumulated charges (accumulated charges) are simultaneously transferred to the registers of the vertical transfer path 111b in synchronization with the vertical synchronization signal VD. In that case, it may be synchronized with the vertical synchronization signal VD itself or may be synchronized with a synchronization signal or a trigger signal generated based on the vertical synchronization signal VD.

【0028】垂直転送路111bに転送された電荷は、
次の水平同期信号HDによって、水平方向の1ライン分
だけ水平転送路111cの側へシフトされる。水平転送
路111cに移動した電荷は、クロック信号CLKによ
って図の左方向に順次シフトされ、1ライン分の画素に
ついての電気信号(露光信号)が取り出される。
The charges transferred to the vertical transfer path 111b are
By the next horizontal synchronizing signal HD, it is shifted toward the horizontal transfer path 111c by one line in the horizontal direction. The charges that have moved to the horizontal transfer path 111c are sequentially shifted to the left in the drawing by the clock signal CLK, and an electric signal (exposure signal) for pixels for one line is extracted.

【0029】次の水平同期信号HDがくるまでの間、つ
まり時間Tcの間において、CCD111のライン数だ
け水平同期信号HDが入力され、水平転送路111cの
電荷をクロック信号CLKにより読み出すことが繰り返
されて、CCD111の全画素についての電気信号が取
り出される。このような蓄積電荷の転送のための制御そ
れ自体は公知である。
Until the next horizontal synchronizing signal HD arrives, that is, during the time Tc, the horizontal synchronizing signals HD are input by the number of lines of the CCD 111, and the charge of the horizontal transfer path 111c is repeatedly read by the clock signal CLK. Then, the electric signals for all the pixels of the CCD 111 are extracted. Controls per se for the transfer of such accumulated charges are known per se.

【0030】図6に示すように、CCD111は、1つ
の垂直同期信号VDと次の垂直同期信号VDとの間に、
露光を行って1フレームの画像を撮影することが可能な
時間Tcが存在する。時間Tcの全部にわたって露光を
行ってもよいが、通常、時間Tcのうち、対象物Qの輝
度に応じた時間だけ露光を行う。本実施形態では、時間
Tcの一部であって垂直同期信号VDに隣接した時間T
1においてのみ、パターン撮影のために第1回の実際の
露光RK1が行われる。露光RK1が行われている時間
T1の間に、投影装置12からパターン光が投光され
る。CCD111の各画素には、パターン画像に対応し
た蓄積電荷が発生する。この蓄積電荷が、次の垂直同期
信号VD1によってレジスタに転送される。
As shown in FIG. 6, the CCD 111 is provided between one vertical synchronizing signal VD and the next vertical synchronizing signal VD.
There is a time Tc during which exposure can be performed to capture an image of one frame. Although the exposure may be performed over the entire time Tc, normally, the exposure is performed for a time corresponding to the brightness of the object Q in the time Tc. In the present embodiment, the time T that is a part of the time Tc and is adjacent to the vertical synchronization signal VD.
Only in No. 1, the first actual exposure RK1 is performed for pattern imaging. The pattern light is projected from the projection device 12 during the time T1 during which the exposure RK1 is performed. An accumulated charge corresponding to the pattern image is generated in each pixel of the CCD 111. This accumulated charge is transferred to the register by the next vertical synchronization signal VD1.

【0031】垂直同期信号VD1による蓄積電荷の転送
が終った直後に、テクスチャ撮影のために第2回の実際
の露光RK2が、時間T2の間だけ行われる。露光RK
2が行われている時間T2の間に、投影装置12から照
明光が投光される。対象物Qが明るい場合には照明光が
投光されないこともある。CCD111には、対象物Q
の自然な画像に対応した蓄積電荷が発生する。この蓄積
電荷が、次の垂直同期信号VD2によってレジスタに転
送される。なお、露光RK1,2の時間の制御はメカシ
ャッタ113によって行われる。
Immediately after the transfer of the accumulated charges by the vertical synchronizing signal VD1 is finished, the second actual exposure RK2 for texture photographing is performed only for the time T2. Exposure RK
Illumination light is projected from the projection device 12 during the time T2 during which 2 is performed. When the object Q is bright, the illumination light may not be projected. The CCD 111 has an object Q
An accumulated charge corresponding to the natural image of is generated. This accumulated charge is transferred to the register by the next vertical synchronizing signal VD2. The mechanical shutter 113 controls the time of the exposures RK1 and RK2.

【0032】パターン撮影が開始されてからテクスチャ
撮影が終了するまでの時間T3は、パターン撮影に要す
る時間T1、テクスチャ撮影に要する時間T2、および
垂直同期信号VDによる転送時間Ttを加算したもので
あり、従来と比較して大幅に短い。
The time T3 from the start of pattern shooting to the end of texture shooting is the sum of the time T1 required for pattern shooting, the time T2 required for texture shooting, and the transfer time Tt due to the vertical synchronizing signal VD. , Much shorter than the conventional one.

【0033】つまり、具体的な数値例を挙げると、例え
ば150万画素のプログレッシブCCDを用いた場合
に、全体の撮影に従来では140ms程度を要していた
ものを、本実施形態では40ms程度まで短縮すること
が可能である。これによって、対象物Qとして人物の顔
を撮影する場合に、人物が動いたり表情が変わることな
どによる3次元形状データとテクスチャ画像との不一
致、例えば3次元形状データでは目が開いているのにテ
クスチャ画像では目が閉じているといった事態の生じる
可能性が大幅に低減する。また、3次元形状入力装置1
を手で持って撮影する場合に、3次元形状入力装置1の
手ぶれによる同様な位置ずれの発生するのを抑制するこ
とができる。これによって、違和感のない自然な3次元
モデルを生成することができる。
That is, to give a specific numerical example, for example, when a progressive CCD of 1.5 million pixels is used, it takes about 140 ms in the prior art to shoot the entire image, but in the present embodiment, up to about 40 ms. It can be shortened. As a result, when a person's face is photographed as the object Q, the 3D shape data and the texture image do not match due to the person moving or the facial expression changing, for example, the eyes are open in the 3D shape data. In the texture image, the possibility that the eyes are closed is greatly reduced. In addition, the three-dimensional shape input device 1
It is possible to suppress the occurrence of similar positional displacement due to camera shake of the three-dimensional shape input device 1 when the user holds an image with his / her hand and takes an image. This makes it possible to generate a natural three-dimensional model with no discomfort.

【0034】図7に示すように、インタレースタイプの
CCD111の場合には、パターン撮影のための第1回
の露光RK1が終わった後で、偶数ラインの画素の蓄積
電荷が垂直同期信号VD1によって転送され、さらに奇
数ラインの画素の蓄積電荷が垂直同期信号VD2によっ
て転送される。その後に、テクスチャ撮影のための第2
回の露光RK2が行われ、同様に垂直同期信号VD3,
4によって偶数ラインおよび奇数ラインの蓄積電荷が順
次転送される。
As shown in FIG. 7, in the case of the interlace type CCD 111, after the first exposure RK1 for pattern photographing is completed, the accumulated charge of the pixels on the even lines is changed by the vertical synchronizing signal VD1. The charges accumulated in the pixels on the odd lines are further transferred by the vertical synchronizing signal VD2. After that, the second for texture shooting
The exposure RK2 is performed twice, and similarly, the vertical synchronizing signal VD3,
By 4, the accumulated charges of the even line and the odd line are sequentially transferred.

【0035】パターン撮影が開始されてからテクスチャ
撮影が終了するまでの時間T4は、パターン撮影に要す
る時間T1、テクスチャ撮影に要する時間T2、垂直同
期信号VDによる2回の転送時間Tt、および1フィー
ルドの露光可能な時間Tcを加算したものであり、従来
と比較してかなり短い。
The time T4 from the start of the pattern photographing to the end of the texture photographing is the time T1 required for the pattern photographing, the time T2 required for the texture photographing, the transfer time Tt twice for the vertical synchronizing signal VD, and one field. The exposure time Tc is added, which is considerably shorter than the conventional one.

【0036】したがって、インタレースタイプのCCD
111の場合においても、対象物Qの移動や3次元形状
入力装置1のぶれによる3次元形状データとテクスチャ
画像との位置ずれを低減することができる。
Therefore, the interlaced CCD
Even in the case of 111, it is possible to reduce the positional deviation between the three-dimensional shape data and the texture image due to the movement of the object Q and the shake of the three-dimensional shape input device 1.

【0037】上の実施形態に示す図6および図7におい
て、露光RK1の終了のタイミングが垂直同期信号VD
1の開始のタイミングと一致しているが、これは必ずし
も一致する必要はない。例えば、露光RK1と垂直同期
信号VD1とが少し離れた状態であってもよく、また互
いに重なる状態であってもよい。また、露光RK2の開
始のタイミングと垂直同期信号VD1の終了のタイミン
グとについても同様である。これらのタイミングの細か
い関係は、CCD111の仕様または動作特性などに応
じて決定することができる。また、垂直同期信号VDに
よる転送時間Ttにおいて露光を行っても差し支えない
場合には、転送時間Ttにおいてもメカシャッタ113
を開けておき、露光RK1,2を連続させるように制御
することができる。
In FIG. 6 and FIG. 7 showing the above embodiment, the timing of ending the exposure RK1 is the vertical synchronizing signal VD.
Although it coincides with the timing of the start of 1, this does not necessarily have to coincide. For example, the exposure RK1 and the vertical synchronizing signal VD1 may be in a state of being slightly apart from each other, or may be in a state of overlapping with each other. The same applies to the start timing of the exposure RK2 and the end timing of the vertical synchronization signal VD1. The detailed relationship between these timings can be determined according to the specifications or operating characteristics of the CCD 111. Further, if the exposure may be performed during the transfer time Tt by the vertical synchronizing signal VD, the mechanical shutter 113 may also be performed during the transfer time Tt.
It is possible to control so that the exposures RK1 and RK2 can be made continuous by opening.

【0038】上の実施形態において、撮像素子としてC
CDを用いたが、それと同様にCMOSセンサを用いる
こともでき、同様の効果を得ることができる。垂直同期
信号VDに基づいて蓄積電荷を転送するように構成され
る他の種類の撮像素子を用いることもできる。CCD1
11の露光時間をメカシャッタ113により制御した
が、例えば真っ暗な部屋で撮影を行う場合には、メカシ
ャッタ113がなくてもよい。
In the above embodiment, C is used as the image sensor.
Although the CD is used, a CMOS sensor can be used similarly to the CD and the same effect can be obtained. Other types of image sensor configured to transfer the accumulated charge based on the vertical synchronization signal VD can also be used. CCD1
Although the exposure time of 11 is controlled by the mechanical shutter 113, the mechanical shutter 113 may be omitted when, for example, photographing is performed in a pitch dark room.

【0039】第1回の露光RK1においてパターン撮影
を行い、第2回の露光RK2においてテクスチャ撮影を
行ったが、これらの順序を逆にしてもよい。その他、撮
影装置11、投影装置12、3次元形状入力装置1の全
体または各部の構成、動作、タイミングなどは、本発明
の趣旨に沿って適宜変更することができる。
The pattern exposure was performed in the first exposure RK1 and the texture exposure was performed in the second exposure RK2, but the order may be reversed. In addition, the configuration, operation, timing, etc. of the whole or each part of the imaging device 11, the projection device 12, and the three-dimensional shape input device 1 can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によると、パターン撮影とテクス
チャ撮影とをできるだけ短時間で行うことができ、対象
物の移動や3次元形状入力装置のぶれなどの影響をでき
る限り抑制することができる。
According to the present invention, the pattern photographing and the texture photographing can be performed in the shortest possible time, and the influence of the movement of the object and the blurring of the three-dimensional shape input device can be suppressed as much as possible.

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

【図1】本発明の一実施形態である3次元形状入力装置
の機能的な構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a three-dimensional shape input device according to an embodiment of the present invention.

【図2】撮影装置および投影装置の構成を示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing configurations of a photographing device and a projection device.

【図3】CCDの一般的な回路の概要を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a general circuit of a CCD.

【図4】CCDの垂直同期信号と水平同期信号との関係
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal of a CCD.

【図5】CCDの水平同期信号とクロック信号との関係
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a horizontal synchronizing signal of a CCD and a clock signal.

【図6】CCDの撮影制御タイミングを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing CCD image capturing control timing.

【図7】他の実施例のCCDの撮影制御タイミングを示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a CCD image pickup control timing of another embodiment.

【図8】従来の撮影制御方法による撮影タイミングを説
明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a shooting timing according to a conventional shooting control method.

【図9】従来の撮影制御方法による撮影タイミングを説
明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a shooting timing according to a conventional shooting control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3次元形状入力装置 11 撮影装置 12 投影装置 14 撮影制御部(第1撮影制御部、第2撮影制御部) 15 投光制御部(第1撮影制御部、第2撮影制御部) 111 CCD(撮像素子) 113 メカシャッタ Q 対象物 1 3D shape input device 11 Imaging device 12 Projector 14 Shooting control unit (first shooting control unit, second shooting control unit) 15 Projection control unit (first shooting control unit, second shooting control unit) 111 CCD (imaging device) 113 Mechanical shutter Q target

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA53 DD14 FF04 FF09 HH07 JJ26 LL30 QQ24 5B047 AA07 BB04 BC11 CB15 5C022 AB15 AB55 AC42 AC52 5C054 AA05 CB03 CH02 FC15 HA05Continued front page    F term (reference) 2F065 AA53 DD14 FF04 FF09 HH07                       JJ26 LL30 QQ24                 5B047 AA07 BB04 BC11 CB15                 5C022 AB15 AB55 AC42 AC52                 5C054 AA05 CB03 CH02 FC15 HA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像素子を備えた撮影装置によって対象物
を少なくとも2回撮影する際の撮影制御方法であって、 前記撮像素子における蓄積電荷の転送の直前において第
1回の撮影を行い、第1回の撮影によって得られた前記
撮像素子の蓄積電荷の転送が終わった直後に第2回の撮
影を行う、 ことを特徴とする撮影制御方法。
1. A photographing control method for photographing an object at least twice with a photographing device having an image pickup device, wherein the first image pickup is performed immediately before the transfer of accumulated charges in the image pickup device. The image capturing control method, wherein the second image capturing is performed immediately after the transfer of the accumulated charges of the image sensor obtained by one image capturing is completed.
【請求項2】撮像素子を備えた撮影装置および対象物に
パターン光を投光する投光装置を備えた3次元形状入力
装置であって、 前記撮像素子における蓄積電荷の転送の直前において前
記パターン光を投光しまたは投光することなく第1回の
撮影を行うように制御する第1撮影制御部と、 第1回の撮影によって得られた前記撮像素子の蓄積電荷
の転送が終わった直後に前記パターン光を投光すること
なくまたは投光して第2回の撮影を行うように制御する
第2撮影制御部と、 を有することを特徴とする3次元形状入力装置。
2. A three-dimensional shape input device comprising an image pickup device having an image pickup device and a light projecting device for projecting pattern light onto an object, wherein the pattern is provided immediately before the transfer of accumulated charges in the image pickup device. Immediately after the transfer of the accumulated charge of the image pickup device obtained by the first image capturing, a first image capturing control unit that controls to perform the first image capturing with or without projecting light. And a second image capturing control unit that controls the second light image capturing without or with projecting the pattern light, and a three-dimensional shape input device.
【請求項3】前記第1回の撮影において、前記パターン
光を投光し、 前記第2回の撮影において、前記パターン光を投光する
ことなく、照明光を投光する、 請求項2記載の3次元形状入力装置。
3. The pattern light is projected in the first shooting, and the illumination light is projected in the second shooting without projecting the pattern light. 3D shape input device.
【請求項4】前記撮影装置には、前記撮像素子に入射す
る光を遮断するシャッタが設けられており、 前記第1撮影制御部は、第1回の撮影において前記シャ
ッタを開くように制御し、 前記第2撮影制御部は、第2回の撮影において前記シャ
ッタを開くように制御する、 請求項2または3記載の3次元形状入力装置。
4. The shutter is provided in the image pickup device to block light incident on the image pickup device, and the first image pickup control unit controls to open the shutter in the first image pickup. The three-dimensional shape input device according to claim 2 or 3, wherein the second photographing control unit controls to open the shutter in the second photographing.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008039535A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Mitsutoyo Corp Image correlation displacement gage
JP2013518649A (en) * 2010-02-02 2013-05-23 プランメカ オイ Dental computed tomography system
JP2014032159A (en) * 2012-08-06 2014-02-20 Canon Inc Projection and imaging system, and method for controlling projection and imaging system

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