JP2008032608A

JP2008032608A - 三次元形状測定装置及び三次元形状測定方法

Info

Publication number: JP2008032608A
Application number: JP2006207843A
Authority: JP
Inventors: 宗広 ▲高▼山; Munehiro Takayama
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】被測定物体に模様や外乱光の影響を受けない三次元形状測定装置及びその方法を提供することを目的とする。
【解決手段】高輝縞と、高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体２に投影する投影手段３と、縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラ４と、画像データから三次元座標データを生成する計算機５を有する三次元形状測定装置において、計算機５は、画像データの高輝縞及び低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段５０と、否と判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節手段５１と、一部修正縞パターン光を被測定物体に投影することを投影手段３に命令する再投影命令手段５２と、一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力する再受像命令手段５３を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、２値の縞パターン光を被測定物体に投影し、投影された被測定物体を撮影した画像データから被測定物体の三次元形状を測定する装置及びその方法に関する。

人体や物体（被測定物体）の立体形状を数量化して把握する技術の三次元計測法の１つに、パターン投影法がある。スリット等の特殊なパターン光源を用いて、被測定物体表面パターンの幾何学的変形等の画像情報により被測定物体の形状を推定する。パターン投影法は、被測定物体にパターン光を投影し、パターン光を投影した位置とは異なる位置からパターン光が投影されている被測定物体を撮影する方法である。撮影されたパターン光の像は、被測定物体の形状によって変形しており、この像と投影したパターン光とを対応付けすることにより、被測定物体の三次元形状を測定する。具体的な計測手法としては、光切断法や空間コード化法がある。光切断法は、一本のスリット光を被測定物体に投影し、そのスリット光を被測定物体に走査させながらカメラで撮影し、三角測量の原理で三次元形状の情報を取得する方法である。この方法は各時刻毎に逐次カメラで撮影し、スリット光が走査し終えるまでこれを繰り返さなければならないので、時間がかかる。空間コード化法は、空間解像度の違う２値の縞パターンを複数枚用意し、これを順番に被測定物体に投影することにより、光切断法のスリット光の走査を省き、短時間で被測定物体の三次元形状の情報を取得する方法である。更には、２値の縞パターンを複数枚用意し枚数回の投影と撮影とを行うのではなく、多値の縞パターン光を一枚用意する方法が考えられている。

例えば、特許文献１の発明は５種類の階調（輝度）を有する縞パターン光を被測定物体に投影する。空間コード化法では、パターン光を被測定物体に投影し撮影された各縞がそれぞれはっきりと分離できなければ、被測定物体の空間を特定することができにくくなる。そのため、特許文献１の発明では各縞の境界部分のエッジを強調した縞パターン光を投影する。また、特許文献２では、縞パターン光の階調を増やした場合、隣り合う縞の階調差が小さくならないように縞を配置する方法が提案されている。
特開２００４−２２６１８６号公報特開２００５−４３２３３号公報

上述した特許文献１の発明及び特許文献２の発明の輝度を多値に変化させる方法では、被測定物体に模様がある場合や影が映り込んだ場合などに、投影した縞パターン光の同じ縞上で輝度のムラが生じやすい。そのため、特許文献１の発明では同一エッジ上で輝度の差が生じ、同一の縞で分離してしまう可能性がある。また、特許文献２の発明では、隣り合う縞の階調差があるため隣り合う縞同士は分離できるが、同一の縞で分離してしまう可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、被測定物体に模様があったり外乱光が差し込んだり影が映り込んだりしても、縞パターン光の各縞は分離し同一の縞は分離しにくい三次元形状測定装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の三次元形状測定装置は、高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影する投影手段と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラと、該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段を有する計算機と、を有する三次元形状測定装置において、前記計算機は、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段と、該輝度差判断手段の否判断結果により前記縞パターン光の否判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節手段と、該一部修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する再投影命令手段と、該被測定物体にあたった該一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力することを前記カメラに命令する再受像命令手段と、を有することを特徴とする。

本発明の三次元形状測定装置は、カメラが受像した画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できる輝度の差があるか、及び同一の縞が分離してしまう輝度の差（輝度ムラ）があるかを判断する。高輝縞と低輝縞とが分離できず、輝度にムラがある場合は、その部分について輝度を調節する。つまり輝度調節手段では、高輝縞と低輝縞とが分離でき、輝度ムラがなくなるように、部分的に輝度を調節する。部分的に輝度が調節された一部修正縞パターン光を被測定物体に投影し、カメラがそれを受像する。先に受像された画像データは、再受像された画像データに置き換わる。最終的に計算機は、三次元座標データ生成手段で全ての縞パターン光についての画像データから三次元座標データを生成する。

本発明の三次元形状測定装置では、画像データを基に、部分的に輝度を調節するため、部分ごとに輝度が調節された縞パターン光が作成できる。輝度が調節された一部修正縞パターン光が用意されれば、後は投影手段へ再投影、カメラへ再受像を命令するだけで、模様、外乱光及び影などの影響を考慮した輝度の縞パターン光の画像データが得ることができる。よって、高輝縞と低輝縞とが分離し易く、輝度ムラがない画像データが得られるため、高精度の三次元座標データを生成することができる。

本発明の三次元形状測定装置は、高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影する投影手段と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラと、該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段を有する計算機と、を有する三次元形状測定装置において、前記計算機は、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段と、該輝度差判断手段の否判断結果された所定部分の輝度の差が所定値以上になるように該縞パターン光の輝度を調節した修正縞パターン光を作成する修正縞パターン光作成手段と、該修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する修正パターン光投影命令手段と、該被測定物体にあたった該修正縞パターン光の反射を受像し二次画像データを出力することを前記カメラに命令する二次画像取得命令手段と、前記画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と該二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい該画像データとする合成画像データ作成手段と、を有することを特徴とする。

本発明の三次元形状測定装置は、カメラが受像した画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できる輝度の差があるか、及び輝度ムラがあるかを判断する。高輝縞及び低輝縞が分離できず、あるいは輝度ムラのある部分について、高輝縞と低輝縞とが分離しかつ輝度ムラがないように、輝度を調節した修正縞パターン光を修正縞パターン光作成手段で作成する。輝度を調節された修正縞パターン光を被測定物体に投影し、カメラがそれを二次画像データとして受像する。計算機は、先に受像された画像データと輝度の調節された二次画像データとのそれぞれの良いデータ部分を使う。つまり、輝度の調節がされる前の画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できずかつ輝度ムラのある部分のデータを二次画像データによって置き換える。そして、計算機は、三次元座標データ生成手段で全ての縞パターン光についての画像データから三次元座標データを生成する。

本発明の三次元形状測定装置では、画像データを基に、輝度が調節された修正縞パターン光の二次画像データを取得し、画像データの一部分を二次画像データで置き換えることで、高輝縞と低輝縞とが分離しかつ輝度ムラのない画像データを得ることができる。縞パターン光の輝度を全体的に調節するため、修正縞パターン光は簡単に作成できる。画像データと二次画像データとの良いデータを使って得られた新しい画像データは、模様、外乱光及び影などの影響を受けたデータ部分が取り除かれるので、高輝縞と低輝縞とが分離できかつ輝度ムラがないため、高精度の三次元座標データを生成することができる。

本発明の三次元形状測定方法は、高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影手段で投影する投影工程と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射をカメラが受像し、受像した画像データの信号を出力する受像工程と、該画像データの信号を受信し記憶手段に記憶する記憶工程と、該手段に記憶された該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成工程とを有する三次元形状測定方法において、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断工程と、該輝度差判断工程での否判断結果で前記縞パターン光の否判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節工程と、該一部修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する再投影命令工程と、該被測定物体にあたった該一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力することを前記カメラに命令する再受像命令工程と、を有することを特徴とする。

本発明の三次元形状測定方法は、カメラが受像した画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できる輝度の差があるか、輝度ムラがあるかを判断する。高輝縞と低輝縞とが分離できず、あるいは輝度ムラがある場合は、その部分について輝度を調節する。つまり輝度調節工程では、高輝縞と低輝縞とが分離でき、輝度ムラがなくなるように、部分的に輝度を調節する。部分的に輝度が調節された一部修正縞パターン光を被測定物体に投影し、カメラがそれを受像する。先に受像された画像データは、再受像された画像データに置き換わる。最終的に計算機は、三次元座標データ生成工程で全ての縞パターン光についての画像データから三次元座標データを生成する。

本発明の三次元形状測定方法では、画像データを基に、部分的に輝度を調節するため、部分ごとに輝度が調節された縞パターン光が作成できる。輝度が調節された一部修正縞パターン光が用意されれば、後は投影手段へ再投影、カメラへ再受像を命令するだけで、模様、外乱光及び影などの影響を考慮した輝度の縞パターン光の画像データが得ることができる。よって、高輝縞と低輝縞とが分離し易く、輝度ムラがない画像データが得られるため、高精度の三次元座標データを生成することができる。

本発明の三次元形状測定方法は、高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影手段で投影する投影工程と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射をカメラが受像し、受像した画像データの信号を出力する受像工程と、該画像データの信号を受信し記憶手段に記憶する記憶工程と、該手段に記憶された該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成工程とを有する三次元形状測定方法において、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断工程と、該輝度差判断工程での否判断結果で否判断された所定部分の輝度の差が所定値以上になるように該縞パターン光の輝度を調節した修正縞パターン光を作成する修正縞パターン光作成工程と、該修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する修正パターン光投影命令工程と、該被測定物体にあたった該修正縞パターン光の反射を受像し二次画像データを出力することを前記カメラに命令する二次画像取得命令工程と、前記画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と該二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい該画像データとする合成画像データ作成工程と、を有することを特徴とする。

本発明の三次元形状測定方法は、カメラが受像した画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できる輝度の差があるか、及び輝度ムラがあるかを判断する。高輝縞及び低輝縞が分離できずあるいは輝度ムラがある場合について、高輝縞と低輝縞とが分離しかつ輝度ムラがなくなるように、輝度を調節した修正縞パターン光を修正縞パターン光作成工程で作成する。輝度を調節された修正縞パターン光を被測定物体に投影し、カメラがそれを二次画像データとして受像する。先に受像された画像データと輝度の調節された二次画像データとのそれぞれの良いデータ部分を使う。つまり、輝度の調節がされる前の画像データの高輝縞と低輝縞とが分離できずかつ輝度ムラのある部分のデータを二次画像データによって置き換える。そして、三次元座標データ生成工程で全ての縞パターン光についての画像データから三次元座標データを生成する。

本発明の三次元形状測定方法では、画像データを基に、輝度が調節された修正縞パターン光の二次画像データを取得し、画像データの使一部分を二次画像データで置き換えることで、高輝縞と低輝縞とが分離しかつ輝度ムラのない画像データを得ることができる。縞パターン光の輝度を全体的に調節するため、修正縞パターン光は簡単に作成できる。画像データと二次画像データとの良いデータを使って得られた新しい画像データは、模様、外乱光及び影などの影響を受けたデータ部分が取り除かれるので、高輝縞と低輝縞とが分離できかつ輝度ムラがないため、高精度の三次元座標データを生成することができる。

本発明の三次元形状測定装置及びその方法によれば、被測定物体に投影した縞パターン光の反射をカメラで受像して得られた画像データを基に、部分的に輝度を調節するため、部分ごとに輝度が調節された一部修正縞パターン光が作成できる。一部修正縞パターン光が投影された被測定物体上では、輝度ムラがなくなり、カメラで受像した画像データは、高輝縞と低輝縞とが分離し、輝度のムラないデータが得られる。部分的に輝度を調節した一部修正縞パターン光が用意されれば、後は投影手段へ再投影、カメラへ再受像を命令するだけで、模様、外乱光及び影などの影響を考慮した輝度の縞パターン光の画像データが得ることができる。結果、高輝縞と低輝縞とが分離し易く輝度ムラがない画像データから高精度の三次元座標データを生成することができる。

本発明の三次元形状測定装置及びその方法によれば、被測定物体に投影した縞パターン光の反射をカメラで受像して得られた画像データを基に、画像データの高輝縞と低輝縞とが分離しにくくかつ輝度ムラがある部分について、高輝縞と低輝縞とが分離し輝度ムラがなくなるように輝度を調節した修正縞パターン光を作成し、二次画像データが取得できる。三次元座標データを生成するために計算で使われる画像データは、高輝縞と低輝縞とが分離せず輝度ムラのある部分を二次画像データに置き換えるため、外乱による精度劣化を抑えることができる。よって、高精度の三次元座標データを生成することができる。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
本実施例１の三次元形状測定装置の構成を図１に示す。

本実施例１の三次元形状測定装置１は、輝度の高い高輝縞３１と高輝縞３１より輝度の低い低輝縞３２とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体２に投影する投影手段３と、被測定物体２にあたった縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラ４と、画像データから三次元座標データを生成する計算機５とからなる。

投影手段３は、図２に示すような高輝縞３１と低輝縞３２との２値パターンを交互に並べた組み合わせをＮパターン分、プロジェクター等で被測定物体２に投影する。

カメラ４は、投影手段３とは別の位置から物体の映像を撮影できる場所に配置される。カメラ４は、デジタルカメラを用いて、被測定物体２の反射を受像し、その画像データを計算機５に出力する。

計算機５は、図３に示すように、画像データの高輝縞３１及び低輝縞３２の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段５０と、輝度差判断手段５０の否判断結果により縞パターン光の否判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節手段５１と、一部修正縞パターン光を被測定物体２に投影することを投影手段３に命令する再投影命令手段５２と、被測定物体２にあたった一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力することをカメラ４に命令する再受像命令手段５３と、カメラ４が出力した画像データを保存する記憶手段５４と、保存された画像データから被測定物体２の三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段５５とを有する。図３において、矢印は信号の流れを示している。

本実施例１の三次元測定装置１は、投影手段３で高輝縞３１と低輝縞３２とが交互に配置された縞模様となる縞パターン光を被測定物体２に投影し、その反射をカメラ４で受像し、受像された画像データを計算機５で計算して三次元座標データを生成する。

本実施例１の三次元測定装置１で用いられる三次元形状測定方法についてのフローチャートを示したものが図４である。三次元形状測定方法は、三次元形状測定装置１が起動後、所定期間中に所定時間毎に実行されるものである。

三次元形状測定方法の処理開始後、投影手段３は高輝縞３１と低輝縞３２とが１つずつの縞パターン光（ｎ＝１）を被測定物体２に投影する（投影工程Ｓ１１）。カメラ５は、被測定物体２に反射した縞パターン光を受像し、計算機５に受像した画像データを出力し（受像工程Ｓ１２）、計算機５は記憶手段５４に画像データを記憶する（記憶工程Ｓ１３）。計算機５は、画像データの高輝縞３１と低輝縞３２とが分離できる輝度の差があるか、同一の縞上で輝度の差がないかの合否の判断をする（輝度差判断工程Ｓ１４）。もし、否の判断、つまり高輝縞３１と低輝縞３２とが分離できず同一縞上なのに輝度ムラ３３がある場合は、被測定物体２に投影する縞パターン光の輝度を部分的に調節する（輝度調節工程Ｓ１５）。

例えば、縞パターン光がｎ＝３のときの縞パターン光は、図５に示される（ａ）である。(a)を被測定物体２に投影したイメージが（ｂ）である。（ｂ）の輝度ムラ３３の状態を投影した縞パターン光で現すと（ｃ）のように対応できる。Ｓ５の輝度調節工程では、（ｃ）の輝度ムラ３３部分が、被測定物体２に投影した際（ｄ）のようになるように輝度ムラ３３部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する。

図４に戻って、Ｓ５の輝度調節工程後、計算機４は輝度を調節した一部修正縞パターン光を被測定物体２に投影することを投影手段に命令し（再投影命令工程Ｓ１６）、カメラ４にその反射を受像して出力することを命令する（再受像命令工程Ｓ１６）。そして、投影工程Ｓ１１に戻り、一部修正縞パターン光を縞パターン光として投影工程Ｓ１１から処理を行い、輝度差判断工程Ｓ１４で合の判断のときに次の縞パターン光（ｎ＝２）についてＳ１１からの処理が行なわれる（Ｓ１７）。Ｎ枚の縞パターン光について画像データが記憶手段５４に記憶されたら、記憶手段５４に記憶されたＮパターン分の画像データから空間コード化法でコード化像を生成し、コード化像から光切断法で三次元座標データを計算する（三次元座標データ生成工程Ｓ１８）。

Ｓ１４の輝度差判断工程では、輝度の差が合判断されるまで、縞パターン光の輝度を部分的に調節することができ、輝度を調節する前に取得した画像データは、新しい画像データに置き換わる。

本実施例１の三次元形状測定装置１及び三次元形状測定方法によれば、被測定物体２に投影した縞パターン光の反射をカメラ４で受像して得られた画像データを基に、部分的に輝度を調節するため、部分ごとに輝度が調節された一部修正縞パターン光が作成できる。一部修正縞パターン光が投影された被測定物体２上では、輝度ムラがなくなり、カメラ４で受像した画像データは、高輝縞３１と低輝縞３２とが分離し、輝度ムラがないデータが得られる。部分的に輝度を調節した一部修正縞パターン光が作成できれば、後は投影手段３へ再投影、カメラ４へ再受像を命令するだけで、模様、外乱光及び影などの影響を考慮した輝度の縞パターン光の画像データが得ることができる。結果、高輝縞３１と低輝縞３２とが分離し易く輝度ムラがない画像データが得られ、高精度の三次元座標データを生成することができる。

（実施例２）
本実施例２の三次元形状測定装置の構成を図１に示す。

本実施例２の三次元形状測定装置１は、計算機５についての構成以外は実施例１の三次元形状測定装置１と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

本実施例２の三次元形状測定装置１で用いられる計算機５のブロック図を図６に示す。図６において、矢印が信号の流れを示している。

計算機５は、画像データの高輝縞３１及び低輝縞３２の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段５０と、輝度差判断手段５０の否判断結果された所定部分の輝度の差が所定値以上になるように縞パターン光の全体的な輝度を調節した修正縞パターン光を作成する修正縞パターン光作成手段５６と、修正縞パターン光を被測定物体２に投影することを投影手段３に命令する修正パターン光投影命令手段５７と、被測定物体２にあたった修正縞パターン光の反射を受像し二次画像データを出力することをカメラ４に命令する二次画像取得命令手段５８と、画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい画像データとする合成画像データ作成手段５９と、カメラ４が出力した画像データを保存する記憶手段５４と、保存された画像データから被測定物体２の三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段５５とを有する。

本実施例２の三次元測定装置１は、投影手段３で高輝縞３１と低輝縞３２とが交互に配置された光の縞模様となる縞パターン光を被測定物体２に投影し、その反射をカメラ４で受像し、受像された画像データを計算機５で計算して三次元座標データを生成する。

本実施例２の三次元測定装置１で用いられる三次元形状測定方法についてのフローチャートを示したものが図７である。三次元形状測定方法は、三次元形状測定装置１が起動後、所定期間中に所定時間毎に実行されるものである。

三次元形状測定方法の処理開始後、投影手段３は高輝縞３１と低輝縞３２とが１つずつの縞パターン光（ｎ＝１）を被測定物体２に投影する（投影工程Ｓ２１）。カメラ５は、被測定物体２に反射した縞パターン光を受像し、計算機５に受像した画像データを出力し（受像工程Ｓ２２）、計算機５は記憶手段５４に画像データを記憶する（記憶工程Ｓ２３）。計算機５は、画像データの高輝縞３１と低輝縞３２とが分離できる輝度の差があるか、同一の縞上で輝度ムラ３３がないかの合否の判断をする（輝度差判断工程Ｓ２４）。もし、否の判断、つまり高輝縞３１と低輝縞３２とが分離できず同一縞上なのに輝度ムラ３３がある場合は、否判断された所定部分が所定値以上になるように縞パターン光の輝度を調節した修正縞パターン光を作成する（修正縞パターン光作成工程Ｓ２５）。計算機５は、輝度を調節した修正縞パターン光を被測定物体２に投影することを投影手段に命令し（修正パターン光投影命令工程Ｓ２６）、カメラ４にその反射を受像して二次画像データを出力することを命令する（二次画像取得命令工程Ｓ２６）。そして、画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい画像データとする（合成画像データ作成工程Ｓ２７）。

次に、違う縞パターンになる縞パターン光（ｎ＝２）についてＳ２１から処理が行われる。Ｓ２４の輝度差判断手段５０の判定が合の時は、二次画像データを取得することなく、次の縞パターン光についてＳ２１からの処理を行う。Ｎ枚の縞パターン光についての画像データが記憶手段５４に記憶されるまでＳ２１からＳ２８までを繰り返す。そして、記憶手段５４に記憶されたＮパターン分の画像データから空間コード化法でコード化像を生成し、コード化像から光切断法で三次元座標データを計算する（三次元座標データ生成工程Ｓ２９）。

本実施例２の三次元形状測定装置１及び三次元形状測定方法によれば、被測定物体２に投影した縞パターン光の反射をカメラ４で受像して得られた画像データを基に、画像データの高輝縞３１と低輝縞３２とが分離しにくくかつ輝度ムラ３３がある部分について、高輝縞３１と低輝縞３２とが分離し輝度ムラがなくなるように輝度を調節した修正縞パターン光を作成し、二次画像データが取得できる。三次元座標データを生成するために計算で使われる画像データは、高輝縞３１と低輝縞３２とが分離せず輝度ムラ３３のある部分を二次画像データに置き換えるため、外乱による精度劣化を抑えることができる。よって、高精度の三次元座標データを生成することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、実施例２の三次元形状測定方法において、画像データの輝度ムラ３３がなくなるまで、修正縞パターン光を作成し二次画像データを取得し画像データの輝度ムラ３３部分を二次画像データで置き換えることを繰り返すこともできる。その他に、実施例１及び実施例２で用いられるカメラ４は、輝度ムラを受像するカメラと縞パターン光を受像するカメラとを別々に設置することも可能である。その時、輝度ムラを受像するためのカメラは、縞パターン光を受像するカメラと同軸上か縞パターン光を投影する投影手段３の軸上と縞パターン光を受像するカメラの軸上との間に配置されることが好ましい。

実施例１の三次元形状測定装置１の構成図である。実施例１の三次元形状測定装置１で用いられる縞パターンの例である。実施例１の三次元形状測定装置１でも用いられる計算機５のブロック図である。実施例１の三次元形状測定装置１で用いられる三次元形状測定方法のフローチャートである。実施例１の三次元形状測定装置１によって縞パターン光を被測定物体２に投影した場合のイメージ図である。実施例２の三次元形状測定装置１でも用いられる計算機５のブロック図である。実施例２の三次元形状測定装置１で用いられる三次元形状測定方法のフローチャートである。

符号の説明

１：三次元測定装置
２：被測定物体
３：投影手段
４：カメラ
５：計算機
３１：高輝縞
３２：低輝縞
３３：輝度ムラ
５０：輝度差判断手段
５１：輝度調節手段
５２：再投影命令手段
５３：再受像命令手段
５４：記憶手段
５５：三次元座標データ生成手段
５６：修正縞パターン光作成手段
５７：修正縞パターン光投影手段
５８：二次画像取得命令手段
５９：合成画像データ生成手段

Claims

高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影する投影手段と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラと、該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段を有する計算機と、を有する三次元形状測定装置において、
前記計算機は、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段と、該輝度差判断手段の否判断結果により前記縞パターン光の否判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節手段と、該一部修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する再投影命令手段と、該被測定物体にあたった該一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力することを前記カメラに命令する再受像命令手段と、を有することを特徴とする三次元形状測定装置。
高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影する投影手段と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射を受像し画像データを出力するカメラと、該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成手段を有する計算機と、を有する三次元形状測定装置において、
前記計算機は、前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断手段と、該輝度差判断手段の否判断結果された所定部分の輝度の差が所定値以上になるように該縞パターン光の輝度を調節した修正縞パターン光を作成する修正縞パターン光作成手段と、該修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する修正パターン光投影命令手段と、該被測定物体にあたった該修正縞パターン光の反射を受像し二次画像データを出力することを前記カメラに命令する二次画像取得命令手段と、前記画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と該二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい該画像データとする合成画像データ作成手段と、を有することを特徴とする三次元形状測定装置。
高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影手段で投影する投影工程と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射をカメラが受像し、受像した画像データの信号を出力する受像工程と、該画像データの信号を受信し記憶手段に記憶する記憶工程と、該手段に記憶された該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成工程とを有する三次元形状測定方法において、
前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断工程と、該輝度差判断工程での否判断結果で前記縞パターン光の否判断された所定部分の輝度を調節した一部修正縞パターン光を作成する輝度調節工程と、該一部修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する再投影命令工程と、該被測定物体にあたった該一部修正縞パターン光の反射を受像し画像データを出力することを前記カメラに命令する再受像命令工程と、を有することを特徴とする三次元形状測定方法。
高輝縞と、該高輝縞より輝度の低い低輝縞とが交互に位置する縞パターン光を被測定物体に投影手段で投影する投影工程と、該被測定物体にあたった該縞パターン光の反射をカメラが受像し、受像した画像データの信号を出力する受像工程と、該画像データの信号を受信し記憶手段に記憶する記憶工程と、該手段に記憶された該画像データから三次元座標データを生成する三次元座標データ生成工程とを有する三次元形状測定方法において、
前記画像データの前記高輝縞及び前記低輝縞の所定部分で輝度の差が所定値以上であるかどうかの合否を判断する輝度差判断工程と、該輝度差判断工程での否判断結果で否判断された所定部分の輝度の差が所定値以上になるように該縞パターン光の輝度を調節した修正縞パターン光を作成する修正縞パターン光作成工程と、該修正縞パターン光を前記被測定物体に投影することを前記投影手段に命令する修正パターン光投影命令工程と、該被測定物体にあたった該修正縞パターン光の反射を受像し二次画像データを出力することを前記カメラに命令する二次画像取得命令工程と、前記画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分と該二次画像データの輝度の差が所定値以上のデータ部分とを合成して新しい該画像データとする合成画像データ作成工程と、を有することを特徴とする三次元形状測定方法。