JP2008157780A - Three-dimensional data creating apparatus, image acquiring device, three-dimensional data creating method, image acquisition method and program - Google Patents

Three-dimensional data creating apparatus, image acquiring device, three-dimensional data creating method, image acquisition method and program Download PDF

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寿夫 糊田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional data creating apparatus and related techniques, which reduce the influences of noise and can precisely measure the three-dimensional position of an object. <P>SOLUTION: The three-dimensional data creating apparatus 1A comprises: stereo image photographic means (cameras 2A, 2B) for acquiring a stereo image, by photographing the object to be measured from different view points; a determining section 31 for determining whether a relative position between the object to be measured and the stereo image photographic means is varied in a period in which a plurality of stereo image sets are acquired; an integration processing section 32 for generating an integrated image for creating three-dimensional data by integrating the plurality of stereoscopic image sets for respective images corresponding to the view points, which are acquired in the period, in which the relative position is not varied; and a three-dimensional data calculating section 33 for calculating the three-dimensional data of the object to be measured, by using the integrated image for creating the three-dimensional data. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、計測対象物の3次元データ生成装置およびそれに関連する技術に関する。   The present invention relates to a three-dimensional data generation apparatus for a measurement object and a technology related thereto.

ステレオ画像を用いて三角測量の原理に基づいて物体の3次元位置を求める技術が存在する(特許文献1等参照)。   There is a technique for obtaining a three-dimensional position of an object based on the principle of triangulation using a stereo image (see Patent Document 1).

特開平8−5369号公報JP-A-8-5369

しかしながら、撮影される画像にはノイズが存在していることが多く、このようなノイズの存在は、3次元位置の計測精度に影響を及ぼす。特に、ステレオ画像における対応点探索において、ノイズが計測精度に影響を及ぼす可能性が高い。   However, noise is often present in the captured image, and the presence of such noise affects the measurement accuracy of the three-dimensional position. In particular, in searching for corresponding points in a stereo image, there is a high possibility that noise affects measurement accuracy.

そこで、この発明の課題は、ノイズの影響を低減し、計測対象物の3次元位置を高い精度で計測することが可能な3次元データ生成装置およびそれに関連する技術を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a three-dimensional data generation apparatus that can reduce the influence of noise and can measure a three-dimensional position of a measurement object with high accuracy and a technology related thereto.

上記課題を解決すべく、請求項1の発明は、計測対象物の3次元データを生成する3次元データ生成装置であって、前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステレオ画像撮影手段と、複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定する判定手段と、前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して3次元データ生成用の積分画像を生成する積分画像生成手段と、前記3次元データ生成用の積分画像を用いて前記計測対象物の3次元データを算出する3次元データ算出手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a three-dimensional data generation device that generates three-dimensional data of a measurement object, and is a stereo that captures a stereo image by photographing the measurement object from different viewpoints. Acquired during a period in which the relative position change does not exist, an image capturing unit, a determination unit that determines presence / absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image capturing unit in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images Integrating image generating means for integrating a plurality of sets of stereo images for each viewpoint image to generate an integrated image for generating three-dimensional data, and using the integrated image for generating three-dimensional data, three-dimensional data of the measurement object And a three-dimensional data calculating means for calculating.

請求項2の発明は、請求項1の発明に係る3次元データ生成装置において、前記判定手段は、前記複数組のステレオ画像を視点画像ごとに比較して前記相対位置変化の有無を判定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the first aspect of the invention, the determination unit determines whether or not there is a change in the relative position by comparing the plurality of sets of stereo images for each viewpoint image. It is characterized by.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る3次元データ生成装置において、前記複数組のステレオ画像は、所定時間間隔で順次に撮影されるステレオ画像を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the first or second aspect of the invention, the plurality of sets of stereo images include stereo images that are sequentially photographed at predetermined time intervals. To do.

請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記判定手段は、前記複数組のステレオ画像内の設定領域のデータに基づいて、前記相対位置変化の有無を判定することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the determination unit is configured to perform the determination based on data in a setting area in the plurality of sets of stereo images. The presence or absence of a relative position change is determined.

請求項5の発明は、請求項4の発明に係る3次元データ生成装置において、前記設定領域は、操作者による操作入力に応じて変更可能であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the fourth aspect of the invention, the setting area can be changed according to an operation input by an operator.

請求項6の発明は、請求項4の発明に係る3次元データ生成装置において、前記設定領域は、前記複数組のステレオ画像の色情報に基づいて決定されることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the fourth aspect of the invention, the setting area is determined based on color information of the plurality of sets of stereo images.

請求項7の発明は、請求項4の発明に係る3次元データ生成装置において、前記設定領域は、前記複数組のステレオ画像の明度情報に基づいて決定されることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the fourth aspect of the invention, the setting area is determined based on lightness information of the plurality of sets of stereo images.

請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、新たに取得されたステレオ画像である入力画像を格納する入力画像記憶手段と、前記入力画像と当該入力画像よりも前に取得された過去のステレオ画像とを視点画像ごとに積分した積分画像を記憶する積分画像記憶手段とをさらに備えることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the input image storage means for storing an input image that is a newly acquired stereo image, and the input The image processing apparatus further includes integrated image storage means for storing an integrated image obtained by integrating the image and a past stereo image acquired before the input image for each viewpoint image.

請求項9の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、第i回目(ただし、iは自然数)に取得されたステレオ画像を格納する入力画像記憶手段と、第1段から第K段(ただし、Kは自然数)までの多段フレームメモリを有する積分画像記憶手段とを備え、前記多段フレームメモリの第j段(ただし、jはK以下の自然数)は、第(i−j)回目から第i回目までに取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分した積分画像を記憶することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, an input image storage for storing a stereo image acquired at the i-th time (where i is a natural number). And an integrated image storage means having a multi-stage frame memory from the first stage to the K-th stage (where K is a natural number), wherein the j-th stage of the multi-stage frame memory (where j is a natural number less than or equal to K) Stores an integrated image obtained by integrating a plurality of sets of stereo images acquired from the (i−j) th to the i-th time for each viewpoint image.

請求項10の発明は、請求項9の発明に係る3次元データ生成装置において、前記積分画像記憶手段は、第j段のフレームメモリに格納される積分画像が前記3次元データ生成用の積分画像として適切であるか否かを示すフラグ情報を、前記判定手段による判定結果に応じて設定することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the ninth aspect of the invention, the integral image storage means is configured such that the integral image stored in the j-th frame memory is an integral image for generating the three-dimensional data. Flag information indicating whether or not it is appropriate is set according to a determination result by the determination means.

請求項11の発明は、請求項8ないし請求項10のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記積分画像生成手段は、前記積分画像記憶手段に格納される複数の積分画像の中で、前記3次元データ生成用の積分画像として適切であると判定されたもののうち最も積分回数が多いものを、前記3次元データ生成用の積分画像として決定することを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to any one of the eighth to tenth aspects, the integral image generation means is a plurality of integral images stored in the integral image storage means. Then, among the images determined to be appropriate as the integral image for generating the three-dimensional data, the image having the largest number of integrations is determined as the integrated image for generating the three-dimensional data.

請求項12の発明は、請求項8ないし請求項10のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記積分画像生成手段は、前記積分画像記憶手段に格納される複数の積分画像の中で、前記3次元データ生成用の積分画像として適切であると判定されたもののうち所定回数以上積分されて生成されたものを、前記3次元データ生成用の積分画像として決定することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to any one of the eighth to tenth aspects of the present invention, the integral image generation means includes a plurality of integral images stored in the integral image storage means. Then, among the images determined to be appropriate as the integrated image for generating the three-dimensional data, an image generated by being integrated a predetermined number of times or more is determined as the integrated image for generating the three-dimensional data. .

請求項13の発明は、請求項1ないし請求項12のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記3次元データ算出手段は、前記計測対象物の異なる部分に対応する複数の前記3次元データ生成用の積分画像に基づいて複数の部分データを生成し、さらに当該複数の部分データを合成することによって前記計測対象物の3次元データを生成することを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, the three-dimensional data calculation means includes a plurality of the three corresponding to different parts of the measurement object. A plurality of partial data is generated based on the integral image for generating the dimensional data, and the three-dimensional data of the measurement object is generated by combining the plurality of partial data.

請求項14の発明は、請求項13の発明に係る3次元データ生成装置において、前記3次元データ算出手段は、前記複数の部分データのうち、その積分回数が所定の条件を満たす積分画像に基づいて生成された部分データに関してのみ、テクスチャ情報を付与することを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, the three-dimensional data calculation means is based on an integral image in which the number of integrations satisfies a predetermined condition among the plurality of partial data. Texture information is given only to the partial data generated in this way.

請求項15の発明は、請求項1ないし請求項14のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記3次元データ算出手段は、その積分回数が所定の条件を満たす前記3次元データ生成用の積分画像に関してのみ、前記計測対象物の部分的な3次元データである部分データを生成することを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generation device according to any one of the first to fourteenth aspects, the three-dimensional data calculation means is configured to generate the three-dimensional data in which the number of integrations satisfies a predetermined condition. Only for the integral image, partial data which is partial three-dimensional data of the measurement object is generated.

請求項16の発明は、請求項1ないし請求項15のいずれかの発明に係る3次元データ生成装置において、前記3次元データ算出手段は、前記積分画像の対応点探索処理におけるパラメータを、当該積分画像の積分回数に応じて決定することを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional data generating apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, the three-dimensional data calculating means sets a parameter in the corresponding point search processing of the integral image as the integral It is determined according to the number of times of image integration.

請求項17の発明は、計測対象物に関する3次元データ生成用の画像データを取得する画像取得装置であって、前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステレオ画像撮影手段と、複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定する判定手段と、前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して積分画像を生成する積分画像生成手段と、前記積分画像を前記3次元データ生成用の画像データとして出力する出力手段とを備えることを特徴とする。   The invention of claim 17 is an image acquisition device for acquiring image data for generating three-dimensional data relating to a measurement object, and a stereo image photographing means for photographing the measurement object from different viewpoints to obtain a stereo image. Determining means for determining presence / absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images; and a plurality of sets of stereo acquired in a period in which the relative position change does not exist Integral image generating means for integrating an image for each viewpoint image to generate an integrated image, and output means for outputting the integrated image as image data for generating the three-dimensional data.

請求項18の発明は、計測対象物の3次元データを生成する3次元データ生成方法であって、ステレオ画像撮影手段により前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステップと、複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定するステップと、前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して3次元データ生成用の積分画像を生成するステップと、前記3次元データ生成用の積分画像を用いて前記計測対象物の3次元データを算出するステップとを備えることを特徴とする。   The invention of claim 18 is a three-dimensional data generation method for generating three-dimensional data of a measurement object, the stereo image photographing means photographing the measurement object from different viewpoints, and obtaining a stereo image; Determining the presence or absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image capturing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images; and a plurality of sets of stereo images acquired in a period in which the relative position change does not exist. Integrating each viewpoint image to generate an integrated image for generating three-dimensional data, and calculating three-dimensional data of the measurement object using the integrated image for generating three-dimensional data. Features.

請求項19の発明は、計測対象物に関する3次元データ生成用の画像データを取得する画像取得方法であって、ステレオ画像撮影手段により前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステップと、複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定するステップと、前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分した積分画像を、前記3次元データ生成用の画像データとして出力するステップとを備えることを特徴とする。   The invention according to claim 19 is an image acquisition method for acquiring image data for generating three-dimensional data related to a measurement object, and acquires a stereo image by imaging the measurement object from different viewpoints by a stereo image capturing means. Determining a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images, and a plurality of sets acquired in a period in which the relative position change does not exist And outputting an integrated image obtained by integrating the stereo image for each viewpoint image as the image data for generating the three-dimensional data.

請求項20の発明は、コンピュータに、請求項18の発明に係る3次元データ生成方法を実行させるためのプログラムであることを特徴とする。   The invention of claim 20 is a program for causing a computer to execute the three-dimensional data generation method according to the invention of claim 18.

請求項21の発明は、コンピュータに、請求項19の発明に係る画像取得方法を実行させるためのプログラムであることを特徴とする。   The invention of claim 21 is a program for causing a computer to execute the image acquisition method according to claim 19 of the invention.

請求項1ないし請求項21に記載の発明によれば、ノイズの影響を低減し、計測対象物の3次元位置を高い精度で計測することが可能である。   According to the invention described in claims 1 to 21, it is possible to reduce the influence of noise and measure the three-dimensional position of the measurement object with high accuracy.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.構成>
図1は、本発明の実施形態に係る3次元データ生成装置1Aの構成を示す概略図であり、図2は、3次元データ生成装置1Aの外観正面図である。また、図3は、或る撮影時点における3次元データ生成装置1Aと計測対象物(ここでは人物の頭部)との関係を示す側面図であり、図4は図3と同一の状況における上面図である。また、図5は、3次元データ生成装置1Aが随時移動していく様子を示す上面図である。さらに、図6は、後述する「積分画像」の生成動作を説明する概念図である。
<1. Configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a three-dimensional data generation apparatus 1A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an external front view of the three-dimensional data generation apparatus 1A. FIG. 3 is a side view showing the relationship between the three-dimensional data generation device 1A and a measurement object (here, a human head) at a certain photographing time point, and FIG. 4 is a top view in the same situation as FIG. FIG. FIG. 5 is a top view showing how the three-dimensional data generation apparatus 1A moves as needed. Further, FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an operation of generating an “integrated image” described later.

図2に示されるように、3次元データ生成装置1Aは、本体部10と当該本体部10を支持して移動させる台車部40とを備えている。また、図1に示されるように、本体部10は、複数台(ここでは2台)のカメラ(例えば、カラーCCDカメラ)2A,2Bを有する撮像部2と、CPU等を有するコンピュータシステムとして構成される制御部30とを備えている。当該コンピュータシステムにおいて所定のプログラムを実行することによって、各種の処理部が機能的に実現される。   As illustrated in FIG. 2, the three-dimensional data generation apparatus 1 </ b> A includes a main body 10 and a carriage unit 40 that supports and moves the main body 10. As shown in FIG. 1, the main unit 10 is configured as a computer system having an imaging unit 2 having a plurality of (here, two) cameras (for example, color CCD cameras) 2A and 2B, a CPU, and the like. And a control unit 30. Various processing units are functionally realized by executing a predetermined program in the computer system.

2台のカメラ2A,2Bは、互いに基線長L(図2参照)離れて配置されており、これらのカメラ2A,2Bは、それぞれ、計測対象物を同時に互いに異なる視点から撮影した撮影画像GA,GBを取得する(図6参照)。当該撮影画像の組SG(GA,GB)は、ステレオ画像を構成するものとして取得される。また、この実施形態においては、撮像部2は、このようなステレオ画像を微小時間間隔Δt(例えば1/30秒)で順次に取得する。これによって、複数組のステレオ画像SGi(GAi,GBi)が時系列で取得される。なお、ここでは、2台のカメラ2A,2Bは、鉛直方向に離れて配置されているが、これに限定されず、例えば、水平方向に離れて配置されてもよい。   The two cameras 2A and 2B are arranged apart from each other by the base line length L (see FIG. 2), and these cameras 2A and 2B are respectively taken images GA, GB is acquired (see FIG. 6). The set SG (GA, GB) of the captured images is acquired as constituting a stereo image. In this embodiment, the imaging unit 2 sequentially acquires such stereo images at a minute time interval Δt (for example, 1/30 seconds). Thereby, a plurality of sets of stereo images SGi (GAi, GBi) are acquired in time series. Here, the two cameras 2A and 2B are arranged apart from each other in the vertical direction, but the present invention is not limited to this. For example, the two cameras 2A and 2B may be arranged apart from each other in the horizontal direction.

制御部30は、判定部31と積分処理部32と3次元データ算出部33と記憶部34とを備えている。制御部30は、三角測量の原理に基づきステレオ画像を用いて計測対象物の3次元データを生成する。この3次元データは、例えば、複数の特徴点の位置情報等を含むものとして構成される。   The control unit 30 includes a determination unit 31, an integration processing unit 32, a three-dimensional data calculation unit 33, and a storage unit 34. The control unit 30 generates three-dimensional data of the measurement object using a stereo image based on the principle of triangulation. This three-dimensional data is configured to include, for example, position information of a plurality of feature points.

ただし、この実施形態においては、撮像部2で取得された各組のステレオ画像そのものから3次元データを生成するのではなく、複数組のステレオ画像を加算(積分)した「積分画像(IZ、図6参照)」を用いて3次元データを生成する場合を例示する。積分画像(詳細には積分画像の組)IZは、複数組のステレオ画像SGi(GAi,GBi)を各視点ごとに加算(積分)して生成される画像IA,IB(の組)である。換言すれば、積分画像IZは、複数組のステレオ画像SGを、複数のカメラ2A,2Bの各視点で得られた画像(視点画像とも称する)GA,GBごとに加算(積分)して生成される画像IZ(IA,IB)(1組のステレオ画像)であるとも表現される。なお、「積分画像」は、複数の積分対象画像の対応画素ごとにその画素値を加算することのみによって得られる画像に限定されず、複数の積分対象画像の対応画素ごとにその画素値を加算平均(加重平均を含む)することによって得られる画像等をも含むものとする。   However, in this embodiment, three-dimensional data is not generated from each set of stereo images acquired by the imaging unit 2, but “integrated images (IZ, FIG. 6) ”is used to generate three-dimensional data. The integrated image (specifically, a set of integrated images) IZ is an image IA, IB (set) generated by adding (integrating) a plurality of sets of stereo images SGi (GAi, GBi) for each viewpoint. In other words, the integral image IZ is generated by adding (integrating) a plurality of sets of stereo images SG for each of the images (also referred to as viewpoint images) GA and GB obtained from the viewpoints of the plurality of cameras 2A and 2B. It is also expressed as an image IZ (IA, IB) (a set of stereo images). The “integrated image” is not limited to an image obtained only by adding the pixel values for each corresponding pixel of a plurality of integration target images, and the pixel value is added for each corresponding pixel of a plurality of integration target images. Images obtained by averaging (including weighted average) are also included.

さらに、この実施形態では、このようにして得られる積分画像IZのうち、後述するような条件を満たす積分画像(詳細には、実質的に同一の被写体像に関する積分画像)を利用して、計測対象物の3次元データを算出する。これによれば、ノイズの影響を低減し、計測対象物の3次元データを高精度で取得することが可能である。   Furthermore, in this embodiment, measurement is performed using an integral image satisfying the conditions described later (specifically, an integral image related to substantially the same subject image) among the integral images IZ thus obtained. Calculate three-dimensional data of the object. According to this, it is possible to reduce the influence of noise and acquire the three-dimensional data of the measurement object with high accuracy.

積分処理部32は、複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分し「積分画像」を生成する。積分処理部32は、記憶部34内の多段フレームメモリを用いて、互いに異なる期間の積分画像である複数組の積分画像を生成する。   The integration processing unit 32 integrates a plurality of sets of stereo images for each viewpoint image to generate an “integrated image”. The integration processing unit 32 uses the multistage frame memory in the storage unit 34 to generate a plurality of sets of integration images that are integration images of different periods.

判定部31は、特定期間における計測対象物(例えば人物の頭部)と撮像部2との相対位置変化の有無を判定する。   The determination unit 31 determines whether or not there is a change in the relative position between the measurement object (for example, the head of a person) and the imaging unit 2 in a specific period.

ここでは、複数組のステレオ画像の取得期間における両者の相対位置変化の有無を、当該複数組のステレオ画像を各視点ごとに比較して(換言すれば、各視点で得られた画像(視点画像)ごとに比較して)両者の相対位置変化の有無を判定する場合を例示する。これによれば、画像システムとは別個に相対位置変化検出用のセンサを設けることを要しない。   Here, the presence or absence of relative position change between the two sets of stereo images is compared for each viewpoint (in other words, the images (viewpoint images obtained from each viewpoint). The case where the presence or absence of the relative position change of both is determined is compared. According to this, it is not necessary to provide a sensor for detecting a relative position change separately from the image system.

具体的には、図7に示すように、或る入力時点で新たに入力された入力画像Gin(例えばGAi)と当該入力時点の直前までの過去の積分画像IZ(例えばIA)とを比較して、計測対象物HDと撮像部2(例えばカメラ2A)との相対位置変化の有無を判定する。詳細には、入力画像(例えばGAi)と過去の積分画像(例えばIA)とを画素毎に比較して画素毎の相違量が所定値以上となる画素の数を計測し、当該画素の数が所定の閾値以下であるか否かによって被写体像の実質的な同一性を判断することができる。ただし、これに限定されず、例えば、図13に示すように、MPEGなどに利用されるような複数の画素で構成される画素ブロックBKの移動量(両画像IA,GAi間での画素ブロックBKの移動量)を検出して、当該移動量が所定量以上となる画素ブロック数が所定の閾値以下であることを条件に、計測対象物HDと撮像部2との相対位置変化が無いものと判定するようにしてもよい。なお、図7および図13においては、一方の視点画像GAについて示しているが、他方の視点画像GBについても同様である。   Specifically, as shown in FIG. 7, an input image Gin (for example, GAi) newly input at a certain input time point is compared with a past integrated image IZ (for example, IA) until just before the input time point. Then, the presence or absence of a relative position change between the measurement object HD and the imaging unit 2 (for example, camera 2A) is determined. Specifically, an input image (for example, GAi) and a past integrated image (for example, IA) are compared for each pixel, and the number of pixels whose difference amount for each pixel is equal to or greater than a predetermined value is measured. The substantial identity of the subject images can be determined based on whether or not it is below a predetermined threshold. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the movement amount of the pixel block BK composed of a plurality of pixels as used in MPEG or the like (the pixel block BK between the two images IA and GAi). And the relative position between the measurement object HD and the imaging unit 2 is not changed on the condition that the number of pixel blocks for which the movement amount is equal to or greater than a predetermined amount is equal to or less than a predetermined threshold. You may make it determine. 7 and 13, only one viewpoint image GA is shown, but the same applies to the other viewpoint image GB.

3次元データ算出部33は、生成された「積分画像」のうち、判定部31によって実質的に同一の被写体像を撮影したものと判定される「積分画像」(「3次元データ生成用の積分画像」とも称する)を利用して、計測対象物の3次元データを算出する。ここでは、相対位置変化が存在しない期間に取得された「積分画像」が、実質的に同一の被写体像を撮影したものと判定される。   The three-dimensional data calculation unit 33 determines that an “integrated image” (“integration for generating three-dimensional data”) is determined by the determination unit 31 from the generated “integrated image”. 3D data of the measurement object is calculated using the “image”. Here, it is determined that the “integrated image” acquired in a period in which there is no relative position change is a photograph of substantially the same subject image.

また、この実施形態においては、特定の「積分画像」に基づく3次元データの生成処理によって、計測対象物の部分的な3次元データ(「部分データ」とも称される)が生成される。この「部分データ」は、計測対象物の全体のうち、特定の方向から視認可能な部分に関する3次元データである。そして、計測対象物を様々な方向から撮像したステレオ画像(特に積分画像)によって計測対象物に関する異なる複数の部分データが生成され、さらに当該複数の部分データを合成することによって計測対象物の3次元データが生成される。   In this embodiment, partial three-dimensional data (also referred to as “partial data”) of the measurement target is generated by the three-dimensional data generation process based on a specific “integrated image”. This “partial data” is three-dimensional data relating to a portion that is visible from a specific direction in the entire measurement object. Then, a plurality of different partial data relating to the measurement target is generated by stereo images (particularly integrated images) obtained by imaging the measurement target from various directions, and further, the three-dimensional data of the measurement target is synthesized by combining the plurality of partial data. Data is generated.

図5に示すように、3次元データ生成装置1A(詳細には撮像部2)は、台車部40を用いて本体部10を移動させることによって、撮影位置P1,P2,P3,P4を含む複数の位置から、計測対象物(詳細には人物の頭部)HDを撮影する。なお、ここでは、撮影位置P1,P2,P3,P4は、計測対象物HDをその中心に配置した円上の点であって、当該円の円周を4等分する位置であるものとする。   As illustrated in FIG. 5, the three-dimensional data generation apparatus 1 </ b> A (specifically, the imaging unit 2) includes a plurality of imaging positions P <b> 1, P <b> 2, P <b> 3, and P <b> 4 by moving the main body unit 10 using the carriage unit 40. The measurement object (specifically, the head of a person) HD is photographed from the position. Here, the photographing positions P1, P2, P3, and P4 are points on a circle where the measurement object HD is arranged at the center, and are positions that divide the circumference of the circle into four equal parts. .

具体的には、3次元データ生成装置1Aは、所定期間(約1秒間)静止して計測対象物HDの正面側の画像を撮影位置P1から撮影する。そして、3次元データ生成装置1Aは撮影位置P2に移動した後に所定期間静止して、計測対象物HDの右側面の画像を撮影位置P2から撮影する。その後、3次元データ生成装置1Aは、撮影位置P3に移動した後に所定期間静止して、計測対象物HDの背後側の画像を撮影位置P3から撮影する。さらにその後、3次元データ生成装置1Aは、撮影位置P4に移動した後に所定期間静止して、計測対象物HDの左側面の画像を撮影位置P4から撮影する。このように、3次元データ生成装置1Aは、それぞれ異なる方向から見た計測対象物を撮影する。そして、各方向からの撮影結果に基づいて複数(ここでは4つ)の部分データ(3次元データ)を生成する。さらに、これ複数の部分データを合成することによって計測対象物の全体データ(3次元データ)を生成する。上述したように、各部分データの取得の際に上記の「積分画像」を用いることによって各部分データの精度を向上させることが可能であり、ひいては全体データの精度を向上させることが可能である。   Specifically, the three-dimensional data generation device 1A is stationary for a predetermined period (about 1 second) and captures an image of the front side of the measurement object HD from the capturing position P1. Then, the three-dimensional data generation device 1A moves to the shooting position P2 and then rests for a predetermined period, and takes an image of the right side surface of the measurement object HD from the shooting position P2. After that, the three-dimensional data generation device 1A moves to the shooting position P3 and then rests for a predetermined period, and takes an image behind the measurement object HD from the shooting position P3. Further, after that, the three-dimensional data generation device 1A moves to the shooting position P4 and then rests for a predetermined period, and takes an image of the left side surface of the measurement object HD from the shooting position P4. In this way, the three-dimensional data generation device 1A images the measurement object viewed from different directions. Then, a plurality (four in this case) of partial data (three-dimensional data) is generated based on the photographing results from each direction. Furthermore, the entire data (three-dimensional data) of the measurement object is generated by combining the plurality of partial data. As described above, it is possible to improve the accuracy of each partial data by using the “integrated image” when acquiring each partial data, and it is possible to improve the accuracy of the whole data. .

これによれば、台車部40を用いた本体部10の移動と静止とが繰り返されるうちに、静止期間中の撮影画像に基づく積分画像が生成され、当該積分画像に基づいて正確な3次元データを生成することが可能である。   According to this, while the movement and stationary of the main body unit 10 using the carriage unit 40 are repeated, an integrated image based on the captured image during the stationary period is generated, and accurate three-dimensional data is generated based on the integrated image. Can be generated.

以下では、このような動作について詳細に説明する。   Hereinafter, such an operation will be described in detail.

<2.動作>
<2−1.概要>
図8は、3次元データ生成装置1Aの動作を示すフローチャートである。ここでは、図9および図10に示すように、時系列に取得される基準画像GAおよび参照画像GBの双方をそれぞれ多段フレームメモリ(多段メモリとも称する)に格納する場合を例示する。基準画像GA用の多段フレームメモリと参照画像GB用の多段フレームメモリとはそれぞれ記憶部34内に構成される。
<2. Operation>
<2-1. Overview>
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the three-dimensional data generation apparatus 1A. Here, as shown in FIGS. 9 and 10, a case where both the base image GA and the reference image GB acquired in time series are stored in a multi-stage frame memory (also referred to as multi-stage memory) is illustrated. The multistage frame memory for the reference image GA and the multistage frame memory for the reference image GB are each configured in the storage unit 34.

実質的に同一の被写体像が継続して撮影されていると判定される期間においては、ステップS11〜ステップS15において「積分画像」が随時更新される。なお、この実施形態においては、多段フレームメモリを用いて、異なる期間に関する複数の積分画像が取得される。   In a period in which it is determined that substantially the same subject image is continuously captured, the “integrated image” is updated at any time in steps S11 to S15. In this embodiment, a plurality of integrated images for different periods are acquired using a multistage frame memory.

一方、実質的に異なる被写体像が撮影されたと判定されると、その時点までに多段フレームメモリに格納されていた複数の積分画像の中で所定の条件を満たすものを3次元データ生成用の積分画像として決定して出力する(ステップS16〜S17)。この条件としては、例えば、「3次元データ生成用の積分画像として適切であると判定されたもののうち、最も積分回数が多いものであり且つ所定の回数以上積分されたものであること」を採用することができる。これによって、実質的に同一の被写体像が継続して撮影されていると判定される期間に取得された積分画像を、3次元データ生成用の積分画像として取得することができる。その後、ステップS18で撮影動作終了が決定されると、ステップS19に進み、ステップS17で出力された積分画像を用いて計測対象物HDの3次元データを算出する。   On the other hand, if it is determined that a substantially different subject image has been taken, the integration for generating the three-dimensional data that satisfies a predetermined condition among a plurality of integration images stored in the multistage frame memory up to that time is determined. The image is determined and output (steps S16 to S17). As this condition, for example, “the one determined to be suitable as an integral image for generating three-dimensional data, which has the highest number of integrations and has been integrated more than a predetermined number of times” is adopted. can do. As a result, an integrated image acquired during a period in which it is determined that substantially the same subject image is continuously captured can be acquired as an integrated image for generating three-dimensional data. Thereafter, when the end of the photographing operation is determined in step S18, the process proceeds to step S19, and the three-dimensional data of the measurement object HD is calculated using the integrated image output in step S17.

これによれば、例えば、撮影位置P1,P2,P3,P4での静止期間における各積分画像が3次元データ生成装置1Aに保存され、当該各積分画像に基づいて各部分データが生成され、当該部分データを統合した全体データが生成される。   According to this, for example, each integrated image in the still period at the photographing positions P1, P2, P3, P4 is stored in the three-dimensional data generation device 1A, and each partial data is generated based on each integrated image, Overall data is generated by integrating the partial data.

<2−2.積分画像の生成動作の詳細>
次に、ステップS11〜S17の動作の詳細について説明する。なお、ここでは、基準画像GAに関する積分画像の生成動作を中心に説明するが、参照画像GBに関する積分画像の生成動作も同様に行われる。
<2-2. Details of integral image generation operation>
Next, details of the operations in steps S11 to S17 will be described. Here, the description will focus on the operation of generating an integral image related to the reference image GA, but the operation of generating an integrated image related to the reference image GB is performed in the same manner.

図11は、多段フレームメモリの格納情報を示す図である。図11においては、時刻T(i-1)における各フレームメモリFj(j=0,1,...,K)の格納情報と、時刻T(i)における各フレームメモリFjの格納情報とが示されている。また、各フレームメモリFjの右上に付された「○」および「×」は、同一性フラグFLjの内容を示している。このフラグFLjは、第j段のフレームメモリFjに格納される積分画像が3次元データ生成用の積分画像として適切であるか否かを示すフラグ情報である。   FIG. 11 is a diagram showing information stored in the multistage frame memory. In FIG. 11, the storage information of each frame memory Fj (j = 0, 1,..., K) at time T (i−1) and the storage information of each frame memory Fj at time T (i). It is shown. In addition, “◯” and “x” attached to the upper right of each frame memory Fj indicate the contents of the identity flag FLj. This flag FLj is flag information indicating whether or not the integral image stored in the j-th frame memory Fj is appropriate as an integral image for generating three-dimensional data.

図11に示すように、この多段フレームメモリにおいて、(第0番目の)第0フレームメモリF0は最新の入力画像の格納領域(換言すれば、入力画像記憶部)として利用される。また、(第1段目の)第1フレームメモリF1から(第K段目の)第KフレームメモリFKまでのK段の多段フレームメモリは、それぞれ、個別の所定期間にわたる過去の積分画像が格納される領域である。具体的には、第1フレームメモリF1は、最新の入力画像とその1つ前の入力画像との積分画像が格納される領域である。また、第2フレームメモリF2は、最新の入力画像とその1つ前の入力画像とさらにその1つ前の入力画像との積分画像が格納される領域、換言すれば、最新の入力画像からその2つ前の入力画像までの画像の積分画像が格納される領域である。また、第3フレームメモリF3は、最新の入力画像からその3つ前の入力画像までの画像の積分画像が格納される領域である。このように、第jフレームメモリFjは、最新の入力画像からそのj個前の入力画像までの画像の積分画像が格納される領域である。   As shown in FIG. 11, in this multi-stage frame memory, the (0th) 0th frame memory F0 is used as a storage area for the latest input image (in other words, an input image storage unit). The K-stage multi-stage frame memory from the (first stage) first frame memory F1 to the (K-th stage) K-frame memory FK stores past integral images over a predetermined period of time. It is an area to be done. Specifically, the first frame memory F1 is an area in which an integrated image of the latest input image and the previous input image is stored. Further, the second frame memory F2 stores an integrated image of the latest input image, the previous input image, and the previous input image, in other words, from the latest input image. This is an area in which the integral image of the image up to the previous input image is stored. The third frame memory F3 is an area in which an integral image of images from the latest input image to the three previous input images is stored. As described above, the j-th frame memory Fj is an area in which an integral image of images from the latest input image to the j-th previous input image is stored.

例えば、時刻T(i)において、最新の入力画像G(i)が入力されて所定の更新処理が終了すると図11の右側の各欄の情報(データ)が各フレームメモリFjに格納されることになる。すなわち、第0フレームメモリF0には、最新の入力画像G(i)が格納されるとともに、第1フレームメモリF1〜第KフレームメモリFKには、それぞれ異なる期間にわたる積分画像が格納される。具体的には、第1フレームメモリF1には、最新の入力画像G(i)からその1つ前の入力画像G(i-1)までの画像の積分画像が格納される。また、第2フレームメモリF2には、最新の入力画像G(i)からその1つ前の入力画像G(i-2)までの画像の積分画像が格納される。同様に、第jフレームメモリFjには、最新の入力画像G(i)からそのj個前の入力画像G(i-j)までの(j+1)個の画像の積分画像が格納される。なお、iは整数(詳細には自然数)であり、特にiが2以上の自然数の場合には、いずれかのフレームメモリFjに積分画像が格納されていることになる。   For example, at time T (i), when the latest input image G (i) is input and the predetermined update process is completed, information (data) in each column on the right side of FIG. 11 is stored in each frame memory Fj. become. That is, the latest input image G (i) is stored in the 0th frame memory F0, and integral images over different periods are stored in the first frame memory F1 to the Kth frame memory FK. Specifically, the first frame memory F1 stores an integral image of images from the latest input image G (i) to the previous input image G (i-1). The second frame memory F2 stores an integrated image of images from the latest input image G (i) to the previous input image G (i-2). Similarly, an integrated image of (j + 1) images from the latest input image G (i) to the j previous input image G (i-j) is stored in the jth frame memory Fj. Note that i is an integer (specifically, a natural number). In particular, when i is a natural number of 2 or more, an integral image is stored in any one of the frame memories Fj.

また、上述したように、このような多段フレームメモリは、各視点画像GA,GBの双方についてそれぞれ設けられている。したがって、多段フレームメモリの第j段(jはK以下の自然数)(すなわちフレームメモリFj)は、第(i−j)回目から第i回目までに取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分した積分画像を記憶することになる。   Further, as described above, such a multistage frame memory is provided for each of the viewpoint images GA and GB. Therefore, the j-th stage (j is a natural number equal to or less than K) (that is, the frame memory Fj) of the multi-stage frame memory is a plurality of sets of stereo images acquired from the (i−j) -th to the i-th time for each viewpoint image. The integrated image integrated into is stored.

次に、図8および図11を参照しながら、多段フレームメモリの更新動作について説明する。ここでは、時刻T(i-1)において図11に示すような各情報が各多段フレームメモリFjに格納されている状態において、新たな入力画像G(i)が入力されたときの更新動作について説明する。   Next, the update operation of the multistage frame memory will be described with reference to FIGS. Here, the update operation when a new input image G (i) is input in a state where each piece of information as shown in FIG. 11 is stored in each multistage frame memory Fj at time T (i−1). explain.

図11に示すように、時刻T(i-1)において画像G(i-1)が入力され、フレームメモリFj(j=0,1,...,K)に、それぞれ、G(i-1),G(i-2)+G(i-1),G(i-3)+G(i-2)+G(i-1),G(i-4)+G(i-3)+G(i-2)+G(i-1),...が格納されている状況を想定する。   As shown in FIG. 11, an image G (i-1) is input at time T (i-1), and G (i-) is stored in the frame memory Fj (j = 0, 1,..., K), respectively. 1), G (i-2) + G (i-1), G (i-3) + G (i-2) + G (i-1), G (i-4) + G (i-3) + G (i -2) Assume that + G (i-1), ... is stored.

この状況において新たな画像G(i)が入力される(図8、ステップS11)と、まず、新たな画像G(i)と積分画像とを比較することによって、計測対象物HDと撮像部2(詳細には各カメラ2A,2B)との相対位置変化の有無が判定される(ステップS12)。そして、その比較処理の結果に応じて、相対位置変化の有無、換言すれば、被写体像の同一性が維持されているか否かが判定される(ステップS13)。このステップS12,S13においては、最新の入力画像と過去の積分画像とを比較するとともにその比較結果を用いて判定する比較判定処理が行われる。この比較判定処理としては、例えば、複数の積分画像のうち、対応フラグFLの値が「1」(「○」)であり且つ最も積分回数が多い積分画像を比較対象として選択し、当該選択された積分画像と最新の入力画像との同一性を判定する態様を採用することができる。ただし、これに限定されず、例えば、最新の入力画像と直前の入力画像との比較結果を用いた比較判定処理を行うようにしてもよい。   In this situation, when a new image G (i) is input (FIG. 8, step S11), first, the new object G (i) is compared with the integrated image, thereby measuring object HD and imaging unit 2. Whether or not there is a relative position change with each camera 2A and 2B (specifically, each camera 2A, 2B) is determined (step S12). Then, according to the result of the comparison process, it is determined whether or not there is a relative position change, in other words, whether or not the identity of the subject image is maintained (step S13). In steps S12 and S13, a comparison determination process is performed in which the latest input image is compared with the past integrated image and determination is performed using the comparison result. As the comparison determination process, for example, an integration image having a corresponding flag FL value of “1” (“◯”) and having the largest number of integrations is selected as a comparison target from among a plurality of integration images. It is possible to adopt a mode for determining the identity between the integrated image and the latest input image. However, the present invention is not limited to this. For example, a comparison determination process using a comparison result between the latest input image and the previous input image may be performed.

上述したように、この比較判定処理において、実質的に異なる被写体像が撮影されたと判定されると、ステップS16〜S18に進み、さらに撮影処理が継続される場合にはステップS14に進む。一方、被写体像の同一性が維持されていると判定されると、ステップS16〜S18を実行することなく、そのままステップS14に進む。   As described above, in this comparison determination process, if it is determined that a substantially different subject image has been captured, the process proceeds to steps S16 to S18, and if the capture process is continued, the process proceeds to step S14. On the other hand, if it is determined that the identity of the subject image is maintained, the process directly proceeds to step S14 without executing steps S16 to S18.

ステップS14では、第jフレームメモリFjに格納されている積分画像と新たな画像G(i)との比較処理がそれぞれ実行され、当該比較処理の結果に応じて、各フレームメモリFjに格納される積分画像が3次元データ生成用の積分画像として適切であるか否かを判定する判定処理が行われる。そして、当該判定処理の結果に応じて、各段のフレームメモリFjにそれぞれ対応して設けられる同一性フラグFLj(正確には次述するように一段先のフレームメモリF(j+1)に対応するフラグFL(j+1))の値が設定される。当該フラグの値としては、例えば、同一性が維持されている(すなわち相対位置変化が無い)(「○」)と判定されるときには「1」が格納され、同一性が維持されていない(すなわち相対位置変化が有る)(「×」)と判定されるときには「0(ゼロ)」が格納される。   In step S14, a comparison process between the integrated image stored in the jth frame memory Fj and the new image G (i) is executed, and stored in each frame memory Fj according to the result of the comparison process. A determination process for determining whether or not the integral image is appropriate as an integral image for generating three-dimensional data is performed. Then, the identity flag FLj provided corresponding to each frame memory Fj according to the result of the determination processing (corresponding to the frame memory F (j + 1) one step ahead as described below) The value of the flag FL (j + 1)) to be set is set. As the value of the flag, for example, when it is determined that the identity is maintained (ie, there is no relative position change) (“◯”), “1” is stored, and the identity is not maintained (ie, When it is determined that there is a relative position change (“×”), “0 (zero)” is stored.

このとき、第jフレームメモリFjに格納されている積分画像と新たな画像G(i)との比較処理の結果は、1段先、すなわち、第(j+1)段のフレームメモリF(j+1)のフラグ領域(同一性フラグFL(j+1))に格納される。1段先に格納することによって、次のステップS15での更新後の新たな各積分画像のそれぞれに対する同一性フラグを更新する処理が実行されることになる。なお、この比較処理は、必ずしも全てのフレームメモリを対象に行われることを要さず、複数のフレームメモリFjのうち、比較時点において同一性が有ると判定されているフレームメモリ(対応フラグの値として「1」が格納されているフレームメモリ)のみを対象にして行われてもよい。この場合、比較処理を実際には行わなかったフレームメモリに関するフラグには、比較処理結果として、「0(ゼロ)」を格納しておけばよい。   At this time, the result of the comparison process between the integral image stored in the j-th frame memory Fj and the new image G (i) is one stage ahead, that is, the (j + 1) -th frame memory F (j + 1). ) Flag area (identity flag FL (j + 1)). By storing the data one step ahead, the process of updating the identity flag for each new integrated image after the update in the next step S15 is executed. Note that this comparison process does not necessarily have to be performed on all frame memories, and the frame memories (corresponding flag values) determined to be identical at the time of comparison among the plurality of frame memories Fj. Frame memory in which “1” is stored as a target). In this case, “0 (zero)” may be stored as a comparison processing result in a flag related to the frame memory that is not actually subjected to the comparison processing.

その後、ステップS15において、多段フレームメモリに格納されている複数の積分画像を更新する処理が行われる。具体的には、第j段(j=0,...,(K−1))のフレームメモリFjに格納されている過去の積分画像をそれぞれ一段先、すなわち、第(j+1)段のフレームメモリF(j+1)に転送するとともに、各フレームメモリFjに新たな入力画像G(i)をそれぞれさらに加算することによって、多段フレームメモリの各段に格納されている積分画像を更新する処理が行われる。換言すれば、第j段のフレームメモリFjには、それまで第(j-1)段のフレームメモリF(j-1)内に格納されていた積分画像、具体的には、新たな入力画像G(i)と直前の入力画像G(i-1)からその(j−1)個前の入力画像G(i-j)までの画像の積分画像とを積分した画像が新たな画像として格納される。また、上述したように、ステップS14において、ステップS15での更新後の新たな各積分画像のそれぞれに対する同一性フラグは、予め更新されている。   Thereafter, in step S15, a process of updating a plurality of integral images stored in the multistage frame memory is performed. Specifically, each past integrated image stored in the frame memory Fj of the j-th stage (j = 0,..., (K−1)) is each one stage ahead, that is, the (j + 1) -th frame. A process of updating the integral image stored in each stage of the multistage frame memory by transferring to the memory F (j + 1) and further adding a new input image G (i) to each frame memory Fj. Is done. In other words, the integrated image stored in the (j-1) th frame memory F (j-1), specifically, the new input image is stored in the jth frame memory Fj. An image obtained by integrating G (i) and the integrated image of the image from the immediately preceding input image G (i-1) to the (j-1) previous input image G (i-j) is stored as a new image. Is done. Further, as described above, in step S14, the identity flag for each of the new integrated images updated in step S15 is updated in advance.

例えば、フレームメモリFKには、直前までフレームメモリF(K-1)に格納されていた積分画像と画像G(i)との積分画像が新たに格納される。また、フレームメモリFKに対応するフラグFLKの新たな値としては、直前までフレームメモリF(K-1)に格納されていた積分画像と画像G(i)との比較処理結果に応じた値が格納される。   For example, in the frame memory FK, an integrated image of the integrated image and the image G (i) stored in the frame memory F (K−1) until immediately before is newly stored. Further, as a new value of the flag FLK corresponding to the frame memory FK, there is a value corresponding to the comparison processing result between the integrated image and the image G (i) stored in the frame memory F (K-1) until immediately before. Stored.

同様に、フレームメモリF3には、直前までフレームメモリF2に格納されていた積分画像と画像G(i)との積分画像が新たに格納される。また、フレームメモリF3に対応するフラグFL3の新たな値としては、直前までフレームメモリF2に格納されていた積分画像と画像G(i)との比較処理結果に応じた値が格納される。   Similarly, an integrated image of the integrated image and the image G (i) stored in the frame memory F2 until immediately before is newly stored in the frame memory F3. Further, as a new value of the flag FL3 corresponding to the frame memory F3, a value corresponding to the comparison processing result between the integral image and the image G (i) stored in the frame memory F2 until immediately before is stored.

また、フレームメモリF2には、直前までフレームメモリF1に格納されていた積分画像と画像G(i)との積分画像が新たに格納される。また、フレームメモリF2に対応するフラグFL2の新たな値としては、直前までフレームメモリF1に格納されていた積分画像と画像G(i)との比較処理結果に応じた値が格納される。   Further, in the frame memory F2, an integrated image of the integrated image and the image G (i) stored in the frame memory F1 until immediately before is newly stored. In addition, as a new value of the flag FL2 corresponding to the frame memory F2, a value corresponding to the comparison processing result between the integrated image and the image G (i) stored in the frame memory F1 until immediately before is stored.

さらに、フレームメモリF1には、直前までフレームメモリF0に格納されていた画像G(i-1)と画像G(i)との積分画像が新たに格納される。また、フレームメモリF1に対応するフラグFL1の新たな値としては、直前までフレームメモリF0に格納されていた画像G(i-1)と画像G(i)との比較処理結果に応じた値が格納される。   Furthermore, the frame memory F1 newly stores an integral image of the image G (i-1) and the image G (i) that have been stored in the frame memory F0 until immediately before. Further, as a new value of the flag FL1 corresponding to the frame memory F1, there is a value corresponding to the comparison processing result between the image G (i-1) and the image G (i) stored in the frame memory F0 until immediately before. Stored.

また、第0段のフレームメモリF0には、新たな画像G(i)がそのまま格納される。   Also, the new image G (i) is stored as it is in the 0th stage frame memory F0.

なお、ここでは加算処理として加重平均処理を採用することによって、各時刻における入力画像の影響を均等にする。具体的には、第j段のフレームメモリFjにおいては、(j+1)個の画像に関する積分画像が格納されているため、当該フレームメモリFjに格納されていた積分画像と新たな入力画像G(i)とを、(j+1):1、の重み付けで加重して平均化した画像を新たな積分画像として当該フレームメモリFjに格納する。   Here, the influence of the input image at each time is made equal by adopting a weighted average process as the addition process. Specifically, in the j-th frame memory Fj, the integral image related to (j + 1) images is stored. Therefore, the integral image stored in the frame memory Fj and the new input image G (i ) And weighted with a weight of (j + 1): 1, and stored in the frame memory Fj as a new integrated image.

以上のような動作によれば、例えば、図12に示すように、移動終了直後の時刻T31において画像G31が取得されると、実質的に同一の被写体像に関する2つの画像G30,G31の積分画像がフレームメモリF1に格納される。なお、この時点においては、フレームメモリF2〜FKに格納される積分画像は、異なる被写体像に関する積分画像であると判定されているものとする。   According to the operation as described above, for example, as shown in FIG. 12, when an image G31 is acquired at time T31 immediately after the end of movement, an integrated image of two images G30 and G31 relating to substantially the same subject image. Is stored in the frame memory F1. At this time, it is assumed that the integrated images stored in the frame memories F2 to FK are determined to be integrated images relating to different subject images.

その後、さらに時刻T32において画像G32が取得されると、実質的に同一の被写体像に関する2つの画像G31,G32の積分画像がフレームメモリF1に格納されるとともに、実質的に同一の被写体像に関する3つの画像G30,G31,G32の積分画像がフレームメモリF2に格納される。   Thereafter, when the image G32 is further acquired at time T32, an integrated image of the two images G31 and G32 relating to substantially the same subject image is stored in the frame memory F1, and 3 relating to the substantially identical subject image. An integrated image of the two images G30, G31, G32 is stored in the frame memory F2.

同様に、時刻T33において画像G33が取得されると、実質的に同一の被写体像に関する2つの画像G32,G33の積分画像がフレームメモリF1に格納されるとともに、実質的に同一の被写体像に関する3つの画像G31,G32,G33の積分画像がフレームメモリF2に格納される。さらに、実質的に同一の被写体像に関する4つの画像G30,G31,G32,G33の積分画像がフレームメモリF3に格納される。   Similarly, when the image G33 is acquired at time T33, an integrated image of the two images G32 and G33 relating to substantially the same subject image is stored in the frame memory F1, and 3 relating to the substantially identical subject image. An integrated image of the two images G31, G32, G33 is stored in the frame memory F2. Further, an integrated image of four images G30, G31, G32, and G33 relating to substantially the same subject image is stored in the frame memory F3.

このように、本体部10の静止時間の増大とともに、積分処理対象画像の数がより大きな積分画像、換言すれば、より大きな積分回数を有する積分画像が生成される。   As described above, as the stationary time of the main body 10 increases, an integrated image having a larger number of integration target images, in other words, an integrated image having a larger number of integrations is generated.

<2−3.積分画像の選定動作および3次元データの生成動作>
また、上述のステップS16においては、多段フレームメモリに格納される複数の積分画像のうち、対応フラグFLが「1」であって且つ最も積分回数が多い積分画像を、3次元データ生成用の積分画像として決定する。そして、決定された積分画像と積分回数とを、出力結果として記憶部34内の所定領域に格納する(ステップS17)。その後、ステップS19において、ステップS16で決定された積分画像を用いて計測対象物の3次元データが算出される。ステップS19においては、好ましくは、3次元形状データとともに、対象物表面のテクスチャ情報をも含むような3次元データが算出される。
<2-3. Integral image selection operation and 3D data generation operation>
In step S16 described above, among the plurality of integral images stored in the multi-stage frame memory, the integral image having the corresponding flag FL “1” and the largest number of integrations is selected as an integral for generating three-dimensional data. Determine as an image. Then, the determined integrated image and the number of integrations are stored in a predetermined area in the storage unit 34 as an output result (step S17). Thereafter, in step S19, three-dimensional data of the measurement object is calculated using the integrated image determined in step S16. In step S19, preferably, the three-dimensional data including the texture information of the object surface is calculated together with the three-dimensional shape data.

また、上述のステップS18の撮影動作の終了判定処理においては、例えば、操作者からの操作指示の有無、および/または、予め定められた数の積分画像が取得されたか否か、などに応じて、一連の撮影動作を終了させるべきか否かを判定することが可能である。   Further, in the above-described shooting operation end determination process in step S18, for example, depending on whether or not there is an operation instruction from the operator and / or whether or not a predetermined number of integral images have been acquired. It is possible to determine whether or not to end a series of shooting operations.

ステップS18の撮影動作の終了判定処理において、未だ撮影処理を継続すべき旨が判定されると、再びステップS14に戻り、同様の動作が繰り返される。   If it is determined in step S18 that the shooting process is to be continued, the process returns to step S14 and the same operation is repeated.

そして、上記のような動作を繰り返すことによって、計測対象物HDの異なる部分に対応する複数の3次元データ生成用の積分画像が生成されるとともに、当該複数の3次元データ生成用の積分画像に基づいて複数の部分データが生成される。例えば、ステップS17で格納された積分画像に対して、格納順に、その部分データが生成(ステップS19)される。   Then, by repeating the operation as described above, a plurality of three-dimensional data generation integrated images corresponding to different parts of the measurement object HD are generated, and the plurality of three-dimensional data generation integrated images are generated. Based on this, a plurality of partial data is generated. For example, the partial data is generated in the order of storage for the integrated image stored in step S17 (step S19).

複数の部分データが生成される場合には、ステップSP19において、当該複数の部分データを合成する処理も行われる。これによって計測対象物の3次元データ(詳細には全体データ)が生成される。   When a plurality of partial data are generated, a process of combining the plurality of partial data is also performed in step SP19. Thereby, three-dimensional data (specifically, overall data) of the measurement object is generated.

また、ステップS19の3次元データ生成処理においては、ステレオ画像として得られる積分画像に基づいて3次元データ(3次元位置等)を算出する処理が行われる。この算出処理の一部として実行されるステレオ画像相互間の対応点探索処理においては、フーリエ変換法の一種である位相限定相関法(Phase Only Correlation:POC)と称される相関演算手法が好適に用いられる。これによれば、ステレオ画像相互間における対応点探索を高精度に行い高精度の3次元位置データを得ることができる。   In the three-dimensional data generation process in step S19, a process for calculating three-dimensional data (such as a three-dimensional position) is performed based on the integrated image obtained as a stereo image. In the corresponding point search process between stereo images executed as a part of this calculation process, a correlation calculation method called phase only correlation (POC) which is a kind of Fourier transform method is preferably used. Used. According to this, the corresponding point search between the stereo images can be performed with high accuracy, and highly accurate three-dimensional position data can be obtained.

位相限定相関法においては、そのフーリエ変換に用いられるウインドウのウインドウサイズWSを決定することが要請される。ウインドウサイズWSとしては、例えば、適宜の調整動作によって決定された適宜の固定値を採用することが可能である。ただし、ここでは、上述のようにして得られた積分画像の積分回数に応じてウインドウサイズWSを決定する態様を例示する。   In the phase only correlation method, it is required to determine the window size WS of the window used for the Fourier transform. As the window size WS, for example, an appropriate fixed value determined by an appropriate adjustment operation can be adopted. However, here, a mode in which the window size WS is determined according to the number of integrations of the integrated image obtained as described above will be exemplified.

一般に、ウインドウサイズWSを小さくするとSN比(Signal to Noise ratio) が低下し誤差が大きくなり易い。特に、ノイズが多い場合には、SN比が大きく低下し、誤差が大きくなり易い。一方、ウインドウサイズWSを大きくすると(各方向(例えば、X方向およびY方向)における)解像度が低下する。   In general, if the window size WS is reduced, the signal-to-noise ratio (SNR) is lowered and the error is likely to increase. In particular, when there is a lot of noise, the SN ratio is greatly reduced, and the error is likely to increase. On the other hand, increasing the window size WS decreases the resolution (in each direction (for example, the X direction and the Y direction)).

そのため、ノイズの量に応じてウインドウサイズWSを変更することが好ましい。ここでは、ノイズの量を、積分画像生成の際の積分回数(=積分対象画像数−1)に基づいて推定するものとし、当該積分回数に応じてウインドウサイズWSを変更する。例えば、積分対象画像数がC1枚の場合にはPOCにおけるウインドウサイズWSの面積を1/√(C1)に低減させればよい。詳細には、積分回数が3、すなわち積分対象画像数が4枚である場合には、ノイズレベルが1/2に低減すると想定し、POCのウインドウサイズWSの面積を1/2に設定する。これによれば、解像度の低下を抑制するとともに誤差の増大を抑制することが可能である。   Therefore, it is preferable to change the window size WS according to the amount of noise. Here, it is assumed that the amount of noise is estimated based on the number of integrations (= number of integration target images-1) at the time of generating an integral image, and the window size WS is changed according to the number of integrations. For example, when the number of integration target images is C1, the area of the window size WS in the POC may be reduced to 1 / √ (C1). Specifically, when the number of integrations is 3, that is, when the number of integration target images is 4, it is assumed that the noise level is reduced to 1/2, and the area of the POC window size WS is set to 1/2. According to this, it is possible to suppress a decrease in resolution and an increase in error.

このように、或る積分画像(ステレオ画像)相互間の対応点探索におけるパラメータ(具体的には、位相限定相関法におけるウインドウサイズWS)を、当該積分画像の生成の際の積分回数に応じて決定することが可能である。   As described above, the parameter (specifically, the window size WS in the phase-only correlation method) for searching for corresponding points between certain integral images (stereo images) is set according to the number of integrations when the integral image is generated. It is possible to determine.

<3.変形例など>
上記実施形態においては、多段フレームメモリに格納される複数の積分画像のうち、対応フラグFLが「1」であって且つ最も積分回数が多い積分画像を、3次元データ生成用の積分画像として決定する場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、対応フラグFLが「1」であって且つ所定回数以上積分されて生成された積分画像を、3次元データ生成用の積分画像として決定するようにしてもよい。より詳細には、対応フラグFLが「1」であって且つその積分回数が所定回数TH以上である積分画像が生成されたことに応答して、当該積分画像を3次元データ生成用の積分画像として決定して出力することができる。
<3. Variations>
In the above embodiment, among the plurality of integral images stored in the multistage frame memory, the integral image having the corresponding flag FL “1” and having the largest number of integrations is determined as the integral image for generating the three-dimensional data. Although the case where it does is illustrated, it is not limited to this. For example, an integrated image that is generated when the corresponding flag FL is “1” and is integrated a predetermined number of times or more may be determined as an integrated image for generating three-dimensional data. More specifically, in response to the generation of an integral image in which the corresponding flag FL is “1” and the number of integrations is equal to or greater than the predetermined number TH, the integral image is converted into an integral image for generating three-dimensional data. Can be determined and output.

また、上記実施形態においては、ステップS17で格納された積分画像に対して、格納順に、その部分データを生成(ステップS19)する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、その積分回数が最も多い積分画像から順に、部分データの生成を行うようにしてもよい。これによれば、効率的に3次元データを生成することができる。   Moreover, although the case where the partial data was produced | generated for the integral image stored by step S17 in the order of storage (step S19) was illustrated in the said embodiment, it is not limited to this. For example, partial data may be generated in order from the integrated image having the largest number of integrations. According to this, three-dimensional data can be generated efficiently.

また、上記実施形態においては、画像の全体領域を用いて複数の画像の同一性等を判定しているが、これに限定されない。例えば、全体領域の一部の領域(設定領域)のデータを用いて、計測対象物HDと撮像部2との相対位置変化の有無、換言すれば、複数の画像における被写体像の実質的な同一性等を判定するようにしてもよい。例えば、画像中央の一部領域を設定領域(指定領域とも称される)として固定的に設定することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the identity etc. of a some image are determined using the whole area | region of an image, it is not limited to this. For example, the presence or absence of a relative position change between the measurement object HD and the imaging unit 2 using data of a partial area (setting area) of the entire area, in other words, substantially the same subject image in a plurality of images. You may make it determine sex etc. For example, a partial area at the center of the image can be fixedly set as a setting area (also referred to as a designated area).

また、このような設定領域は、操作者による操作入力に応じて設定可能(変更可能)となるようにしてもよい。例えば、3次元データ生成装置1Aの操作画面および操作入力部(不図示)を用いて、設定領域の大きさと位置とを設定するようにすればよい。   Further, such a setting area may be set (changeable) in accordance with an operation input by the operator. For example, the size and position of the setting area may be set using the operation screen and operation input unit (not shown) of the three-dimensional data generation apparatus 1A.

あるいは、当該設定領域は、複数組のステレオ画像の色情報に基づいて決定されるものであってもよい。詳細には、例えば、青色の領域を除外した領域(換言すれば青色以外の色領域を指定した領域)を、当該設定領域として自動的に決定するようにしてもよい。これによれば、ブルーバックによる撮影時において、青色以外の色を有する物体の移動の有無を検出することが可能になる。   Alternatively, the setting area may be determined based on color information of a plurality of sets of stereo images. Specifically, for example, a region excluding a blue region (in other words, a region in which a color region other than blue is designated) may be automatically determined as the setting region. According to this, it is possible to detect whether or not an object having a color other than blue moves when shooting with a blue background.

あるいは、当該設定領域は、複数組のステレオ画像の明度情報に基づいて決定されるようにしてもよい。詳細には、例えば、黒領域を除外した領域(換言すれば黒以外の明るい領域を指定した領域)を、当該設定領域として自動的に決定するようにしてもよい。これによれば、黒背景による撮影時において、黒以外の比較的明るい物体の移動の有無を検出することが可能になる。   Alternatively, the setting area may be determined based on lightness information of a plurality of sets of stereo images. Specifically, for example, a region excluding a black region (in other words, a region in which a bright region other than black is designated) may be automatically determined as the setting region. This makes it possible to detect the presence or absence of movement of a relatively bright object other than black during shooting with a black background.

また、上記実施形態における撮影位置P1,P2,P3,P4に、3次元データ生成装置1Aを容易に移動させることができるように、3次元データ生成装置1Aを床面に敷設された円環状のレール上を走行させ、所定距離(1/4周)走行した時点で停止するようにしてもよい。   In addition, the three-dimensional data generation device 1A is annularly laid on the floor so that the three-dimensional data generation device 1A can be easily moved to the photographing positions P1, P2, P3, and P4 in the above embodiment. You may make it drive | work on a rail and stop when it drive | worked the predetermined distance (1/4 round).

また、上記実施形態における撮影位置P1,P2,P3,P4は、予め決定された位置であってもよいが、これに限定されず、撮影者が任意に決定するようにしてもよい。   In addition, the shooting positions P1, P2, P3, and P4 in the above embodiment may be positions determined in advance, but are not limited thereto, and may be arbitrarily determined by the photographer.

例えば、図14に示すように、撮影者HTが台車部40を操作して3次元データ生成装置1Aを所望の位置に移動させ、所望の撮影方向と所望の撮影距離とを設定して計測対象物を撮影するようにしてもよい。これによれば、撮影者の意志によって、計測対象物の特定部位(所望の部位)のデータを重点的に撮影することができる。特に、操作者は、動画像を撮影しながら本体部10を移動させつつ任意の位置で本体部10を静止させることによって所望の部位のデータを取得できるので、非常に利便性が高い。   For example, as shown in FIG. 14, the photographer HT operates the carriage unit 40 to move the three-dimensional data generation device 1A to a desired position, sets a desired shooting direction and a desired shooting distance, and sets a measurement target. You may make it photograph a thing. According to this, data of a specific part (desired part) of the measurement object can be preferentially photographed according to the will of the photographer. In particular, since the operator can acquire data of a desired part by moving the main body 10 while moving the main body 10 while taking a moving image, and stationary the main body 10 at an arbitrary position, it is very convenient.

なお、この場合においては、3次元データ生成装置1Aの移動後の位置および姿勢を、台車部40に取り付けた位置姿勢検出用センサ41(移動量検出センサおよび姿勢検出センサ等)に基づいて算出することが好ましい。この算出結果を利用すれば、3次元データ生成装置1Aの移動後の位置および姿勢を正確に算出し、撮影画像が計測対象物のいずれの部分を撮影した画像であるかをより正確に特定することが可能である。   In this case, the position and orientation after movement of the three-dimensional data generation device 1A are calculated based on a position / orientation detection sensor 41 (movement amount detection sensor, attitude detection sensor, etc.) attached to the carriage unit 40. It is preferable. If this calculation result is used, the position and orientation after the movement of the three-dimensional data generation apparatus 1A are accurately calculated, and the captured image is more accurately specified as to which part of the measurement object is captured. It is possible.

また、この場合において、異なる撮影位置から取得した異なる積分画像に基づいて、複数の部分データが生成される場合には、必要に応じて、部分データ相互間の位置姿勢を整合させる処理を行うことが好ましい。このような処理としては、例えば、各部分データにおける共通の特徴点を整合させるとともに、各部分データにおける共通の特徴点を含む共通の平面(パッチ)の法線の一致度合いが所定程度以上になるように、各部分データの位置および姿勢を変更する処理を行うことができる。   In this case, when a plurality of partial data is generated based on different integrated images acquired from different shooting positions, a process for matching the position and orientation between the partial data is performed as necessary. Is preferred. As such processing, for example, the common feature points in each partial data are matched, and the degree of coincidence of the normals of the common plane (patch) including the common feature points in each partial data becomes a predetermined level or more. As described above, the process of changing the position and orientation of each partial data can be performed.

また、上記実施形態においては、3次元データ生成装置1Aを移動することによって計測対象物HDと撮像部2とを相対的に移動させて、計測対象物HDを様々な角度から撮影する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、逆に、計測対象物HDを移動することによって計測対象物HDと撮像部2とを相対的に移動させて、計測対象物HDを様々な角度から撮影するようにしてもよい。より詳細には、計測対象物をターンテーブルの上に載置して、ターンテーブルを所定角度回転させた後に所定期間静止させる動作を繰り返すことによって、計測対象物HDを様々な角度から撮影するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the case where the measurement object HD and the imaging part 2 are moved relatively by moving the three-dimensional data generation apparatus 1A, and the measurement object HD is imaged from various angles is exemplified. However, it is not limited to this. For example, conversely, by moving the measurement object HD, the measurement object HD and the imaging unit 2 may be relatively moved, and the measurement object HD may be photographed from various angles. More specifically, the measurement object HD is photographed from various angles by repeating the operation of placing the measurement object on the turntable and rotating the turntable by a predetermined angle and then stopping the measurement object for a predetermined period. It may be.

また、上記実施形態においては、画像取得処理(ステップS11〜S18の処理)と、3次元データの生成処理(ステップS19)とを直列的(逐次的)に行う場合を例示したが、これに限定されず、並列的に実行するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where an image acquisition process (process of step S11-S18) and the production | generation process (step S19) of three-dimensional data (step S19) were performed in series (sequential) was illustrated, it is limited to this. Instead, they may be executed in parallel.

また、上記実施形態においては、3次元データ生成装置1A内において、3次元データの生成を行う場合を例示したが、これに限定されない。例えば、上述のような3次元データ生成用の積分画像を生成するまでの処理(例えばステップS11〜S18の処理)を上記と同様の構成を有する装置(画像取得装置とも称する)で実行した後に、一旦、3次元データ生成用の画像データを出力する。そして、出力された3次元データ生成用の画像データを用いて別個の装置で3次元データの生成処理(ステップS19)を実行するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the production | generation of 3D data was performed in 1A of 3D data generation devices was illustrated, it is not limited to this. For example, after executing the processing (for example, the processing in steps S11 to S18) until the generation of the integral image for generating the three-dimensional data as described above with an apparatus (also referred to as an image acquisition apparatus) having the same configuration as described above, Once the image data for generating the three-dimensional data is output. Then, the generated image data for generating three-dimensional data may be used to execute a three-dimensional data generation process (step S19) with a separate device.

また、上記実施形態においては、画像取得処理(ステップS11〜S18の処理)で取得された全ての積分画像について部分データを生成する場合を例示したが、これに限定されない。   Moreover, in the said embodiment, although the case where partial data was produced | generated about all the integral images acquired by the image acquisition process (process of step S11-S18) was illustrated, it is not limited to this.

例えば、所定の条件を満たす積分画像についてのみ部分データを生成するようにしてもよい。詳細には、比較的高い閾値TH1以上(例えば、TH1=10)の積分回数に対応する積分画像(3次元データ生成用の積分画像)についてのみ部分データを生成するようにしてもよい。   For example, partial data may be generated only for an integral image that satisfies a predetermined condition. Specifically, partial data may be generated only for an integrated image (integrated image for generating three-dimensional data) corresponding to the number of integrations of a relatively high threshold value TH1 or more (for example, TH1 = 10).

さらには、積分回数に応じて部分データを段階的に作成するようにしてもよい。詳細には、まず、その積分回数が第1の閾値TH1以上である積分画像についてのみ部分データを生成するようにし、次に、その積分回数が第1の閾値TH1より小さく且つ第2の閾値以上である積分画像についてのみ部分データを生成するようにしてもよい。これによれば、効率的に3次元データを生成することができる。   Further, the partial data may be created stepwise according to the number of integrations. Specifically, first, partial data is generated only for an integrated image whose integration count is equal to or greater than the first threshold TH1, and then the integration count is smaller than the first threshold TH1 and equal to or greater than the second threshold. Partial data may be generated only for the integral image. According to this, three-dimensional data can be generated efficiently.

また、上記実施形態においては、ステップS19で算出される全ての部分データについてテクスチャ情報をも付加する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、所定の条件を満たす部分データについてのみテクスチャ情報を付加するようにしてもよい。詳細には、比較的高い閾値TH1以上の積分回数に対応する積分画像を用いて生成された部分データに対してのみ、テクスチャ情報を付加するようにしてもよい。   Moreover, although the case where texture information is also added to all the partial data calculated in step S19 has been illustrated in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, texture information may be added only to partial data that satisfies a predetermined condition. Specifically, texture information may be added only to partial data generated using an integrated image corresponding to the number of integrations of a relatively high threshold value TH1 or more.

なお、上記実施形態においては、2台のカメラに基づくステレオ画像(2眼視ステレオ画像)を取得する場合を例示しているが、これに限定されず、3台以上のカメラに基づくステレオ画像(3眼視以上によるステレオ画像)を取得するようにしてもよい。この場合も、各カメラ視点の画像(視点画像)ごとに上述の積分画像を生成するようにすればよい。   In the above embodiment, a case where a stereo image (binocular stereo image) based on two cameras is illustrated is exemplified, but the present invention is not limited to this, and a stereo image based on three or more cameras ( A stereo image obtained by three or more eyes may be acquired. In this case as well, the above-described integral image may be generated for each camera viewpoint image (viewpoint image).

3次元データ生成装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a three-dimensional data generation apparatus. 3次元データ生成装置の外観正面図である。It is an external appearance front view of a three-dimensional data generation device. 或る撮影時点における3次元データ生成装置と計測対象物との関係を示す側面図である。It is a side view which shows the relationship between the three-dimensional data generation apparatus and measurement object in a certain imaging | photography time. 図3の状況における上面図である。It is a top view in the situation of FIG. 3次元データ生成装置が随時移動していく様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that a three-dimensional data generation apparatus moves at any time. 「積分画像」の生成動作を説明する概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an operation of generating “integrated image”. 新たな入力画像と過去の積分画像との比較処理を説明する図である。It is a figure explaining the comparison process of a new input image and the past integral image. 3次元データ生成装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a three-dimensional data generation apparatus. 基準画像に関する多段フレームメモリを示す図である。It is a figure which shows the multistage frame memory regarding a reference | standard image. 参照画像に関する多段フレームメモリを示す図である。It is a figure which shows the multistage frame memory regarding a reference image. 多段フレームメモリの格納情報を示す図である。It is a figure which shows the storage information of a multistage frame memory. 複数の積分画像が順次に生成される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a some integrated image is produced | generated sequentially. ブロックの移動量を示す図である。It is a figure which shows the movement amount of a block. 撮影者が3次元データ生成装置を任意の撮影位置に移動させる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a photographer moves a three-dimensional data generation apparatus to arbitrary imaging positions.

符号の説明Explanation of symbols

1A 3次元データ生成装置
2 撮像部
2A,2B カメラ
10 本体部
30 制御部
40 台車部
F,Fj フレームメモリ
FL,FLj フラグ
GA 基準画像
GB 参照画像
HD 計測対象物
IZ 積分画像
L 基線長
P1,P2,P3,P4 撮影位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A 3D data generator 2 Image pick-up part 2A, 2B Camera 10 Main part 30 Control part 40 Dolly part F, Fj Frame memory FL, FLj Flag GA Reference image GB Reference image HD Measurement object IZ Integration image L Base length P1, P2 , P3, P4 Shooting position

Claims (21)

計測対象物の3次元データを生成する3次元データ生成装置であって、
前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステレオ画像撮影手段と、
複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定する判定手段と、
前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して3次元データ生成用の積分画像を生成する積分画像生成手段と、
前記3次元データ生成用の積分画像を用いて前記計測対象物の3次元データを算出する3次元データ算出手段と、
を備えることを特徴とする3次元データ生成装置。
A three-dimensional data generation device that generates three-dimensional data of a measurement object,
Stereo image photographing means for photographing the measurement object from different viewpoints to obtain a stereo image;
Determination means for determining the presence or absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images;
Integrated image generation means for integrating a plurality of sets of stereo images acquired during a period in which there is no relative position change for each viewpoint image to generate an integrated image for generating three-dimensional data;
3D data calculating means for calculating 3D data of the measurement object using the integrated image for generating the 3D data;
A three-dimensional data generation device comprising:
請求項1に記載の3次元データ生成装置において、
前記判定手段は、前記複数組のステレオ画像を視点画像ごとに比較して前記相対位置変化の有無を判定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 1,
The determination unit compares the plurality of sets of stereo images for each viewpoint image to determine the presence or absence of the relative position change.
請求項1または請求項2に記載の3次元データ生成装置において、
前記複数組のステレオ画像は、所定時間間隔で順次に撮影されるステレオ画像を含むことを特徴とする3次元データ生成装置。
In the three-dimensional data generation device according to claim 1 or 2,
The three-dimensional data generation apparatus, wherein the plurality of sets of stereo images include stereo images that are sequentially photographed at predetermined time intervals.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記判定手段は、前記複数組のステレオ画像内の設定領域のデータに基づいて、前記相対位置変化の有無を判定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 3,
The three-dimensional data generation apparatus, wherein the determination unit determines whether or not there is a change in the relative position based on data in a setting area in the plurality of sets of stereo images.
請求項4に記載の3次元データ生成装置において、
前記設定領域は、操作者による操作入力に応じて変更可能であることを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 4,
The three-dimensional data generation apparatus, wherein the setting area can be changed according to an operation input by an operator.
請求項4に記載の3次元データ生成装置において、
前記設定領域は、前記複数組のステレオ画像の色情報に基づいて決定されることを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 4,
The three-dimensional data generation apparatus, wherein the setting area is determined based on color information of the plurality of sets of stereo images.
請求項4に記載の3次元データ生成装置において、
前記設定領域は、前記複数組のステレオ画像の明度情報に基づいて決定されることを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 4,
The three-dimensional data generation device, wherein the setting area is determined based on lightness information of the plurality of sets of stereo images.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
新たに取得されたステレオ画像である入力画像を格納する入力画像記憶手段と、
前記入力画像と当該入力画像よりも前に取得された過去のステレオ画像とを視点画像ごとに積分した積分画像を記憶する積分画像記憶手段と、
をさらに備えることを特徴とする3次元データ生成装置。
In the three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 7,
Input image storage means for storing an input image which is a newly acquired stereo image;
Integrated image storage means for storing an integrated image obtained by integrating the input image and a past stereo image acquired before the input image for each viewpoint image;
The three-dimensional data generation device further comprising:
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
第i回目(ただし、iは自然数)に取得されたステレオ画像を格納する入力画像記憶手段と、
第1段から第K段(ただし、Kは自然数)までの多段フレームメモリを有する積分画像記憶手段と、
を備え、
前記多段フレームメモリの第j段(ただし、jはK以下の自然数)は、第(i−j)回目から第i回目までに取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分した積分画像を記憶することを特徴とする3次元データ生成装置。
In the three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 7,
Input image storage means for storing a stereo image acquired at the i-th time (where i is a natural number);
Integrated image storage means having a multi-stage frame memory from the first stage to the K-th stage (where K is a natural number);
With
The j-th stage (where j is a natural number equal to or less than K) of the multi-stage frame memory is an integrated image obtained by integrating a plurality of sets of stereo images acquired from the (i−j) -th to the i-th time for each viewpoint image. A three-dimensional data generation apparatus characterized by storing the data.
請求項9に記載の3次元データ生成装置において、
前記積分画像記憶手段は、第j段のフレームメモリに格納される積分画像が前記3次元データ生成用の積分画像として適切であるか否かを示すフラグ情報を、前記判定手段による判定結果に応じて設定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 9,
The integral image storage means displays flag information indicating whether or not the integral image stored in the j-th frame memory is appropriate as the integral image for generating the three-dimensional data according to the determination result by the determination means. A three-dimensional data generation device characterized in that the setting is performed.
請求項8ないし請求項10のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記積分画像生成手段は、前記積分画像記憶手段に格納される複数の積分画像の中で、前記3次元データ生成用の積分画像として適切であると判定されたもののうち最も積分回数が多いものを、前記3次元データ生成用の積分画像として決定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 8 to 10,
The integral image generation means is the one having the largest number of integrations among the plurality of integral images stored in the integral image storage means and determined to be appropriate as the integral image for generating the three-dimensional data. A three-dimensional data generation apparatus, wherein the three-dimensional data generation apparatus determines the integral image for generating the three-dimensional data.
請求項8ないし請求項10のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記積分画像生成手段は、前記積分画像記憶手段に格納される複数の積分画像の中で、前記3次元データ生成用の積分画像として適切であると判定されたもののうち所定回数以上積分されて生成されたものを、前記3次元データ生成用の積分画像として決定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 8 to 10,
The integral image generation means is integrated and generated a predetermined number of times or more among the plurality of integral images stored in the integral image storage means that are determined to be appropriate as the integral image for generating the three-dimensional data. A three-dimensional data generation apparatus characterized by determining an integrated image for generating the three-dimensional data.
請求項1ないし請求項12のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記3次元データ算出手段は、前記計測対象物の異なる部分に対応する複数の前記3次元データ生成用の積分画像に基づいて複数の部分データを生成し、さらに当該複数の部分データを合成することによって前記計測対象物の3次元データを生成することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 12,
The three-dimensional data calculating means generates a plurality of partial data based on a plurality of integrated images for generating the three-dimensional data corresponding to different parts of the measurement object, and further synthesizes the plurality of partial data. A three-dimensional data generation device, characterized in that three-dimensional data of the measurement object is generated by the above.
請求項13に記載の3次元データ生成装置において、
前記3次元データ算出手段は、前記複数の部分データのうち、その積分回数が所定の条件を満たす積分画像に基づいて生成された部分データに関してのみ、テクスチャ情報を付与することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to claim 13,
The three-dimensional data calculating means adds texture information only to partial data generated based on an integral image in which the number of integrations satisfies a predetermined condition among the plurality of partial data. Data generator.
請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記3次元データ算出手段は、その積分回数が所定の条件を満たす前記3次元データ生成用の積分画像に関してのみ、前記計測対象物の部分的な3次元データである部分データを生成することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 14,
The three-dimensional data calculation means generates partial data that is partial three-dimensional data of the measurement object only with respect to the integration image for generating the three-dimensional data, the number of integrations satisfying a predetermined condition. A three-dimensional data generation apparatus.
請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の3次元データ生成装置において、
前記3次元データ算出手段は、前記積分画像の対応点探索処理におけるパラメータを、当該積分画像の積分回数に応じて決定することを特徴とする3次元データ生成装置。
The three-dimensional data generation device according to any one of claims 1 to 15,
The three-dimensional data generation device, wherein the three-dimensional data calculation means determines a parameter in the corresponding image search processing for the integrated image according to the number of integrations of the integrated image.
計測対象物に関する3次元データ生成用の画像データを取得する画像取得装置であって、
前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステレオ画像撮影手段と、
複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定する判定手段と、
前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して積分画像を生成する積分画像生成手段と、
前記積分画像を前記3次元データ生成用の画像データとして出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする画像取得装置。
An image acquisition device for acquiring image data for generating three-dimensional data related to a measurement object,
Stereo image photographing means for photographing the measurement object from different viewpoints to obtain a stereo image;
Determination means for determining the presence or absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images;
Integrated image generation means for generating an integrated image by integrating a plurality of sets of stereo images acquired during a period in which there is no relative position change for each viewpoint image;
Output means for outputting the integrated image as image data for generating the three-dimensional data;
An image acquisition apparatus comprising:
計測対象物の3次元データを生成する3次元データ生成方法であって、
ステレオ画像撮影手段により前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステップと、
複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定するステップと、
前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分して3次元データ生成用の積分画像を生成するステップと、
前記3次元データ生成用の積分画像を用いて前記計測対象物の3次元データを算出するステップと、
を備えることを特徴とする3次元データ生成方法。
A 3D data generation method for generating 3D data of a measurement object,
Photographing the measurement object from different viewpoints by a stereo image photographing means to obtain a stereo image; and
Determining the presence or absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images;
Integrating a plurality of sets of stereo images acquired during a period in which there is no relative position change for each viewpoint image to generate an integrated image for generating three-dimensional data;
Calculating three-dimensional data of the measurement object using the integrated image for generating the three-dimensional data;
A three-dimensional data generation method comprising:
計測対象物に関する3次元データ生成用の画像データを取得する画像取得方法であって、
ステレオ画像撮影手段により前記計測対象物を異なる視点から撮影してステレオ画像を取得するステップと、
複数組のステレオ画像の取得期間における前記計測対象物と前記ステレオ画像撮影手段との相対位置変化の有無を判定するステップと、
前記相対位置変化が存在しない期間に取得された複数組のステレオ画像を視点画像ごとに積分した積分画像を、前記3次元データ生成用の画像データとして出力するステップと、
を備えることを特徴とする画像取得方法。
An image acquisition method for acquiring image data for generating three-dimensional data related to a measurement object,
Photographing the measurement object from different viewpoints by a stereo image photographing means to obtain a stereo image; and
Determining the presence or absence of a relative position change between the measurement object and the stereo image photographing means in an acquisition period of a plurality of sets of stereo images;
Outputting an integrated image obtained by integrating a plurality of sets of stereo images acquired during a period in which the relative position change does not exist for each viewpoint image as image data for generating the three-dimensional data;
An image acquisition method comprising:
コンピュータに、請求項18に記載の3次元データ生成方法を実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the three-dimensional data generation method according to claim 18. コンピュータに、請求項19に記載の画像取得方法を実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the image acquisition method according to claim 19.
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