JP2008232776A - 3次元形状計測装置および方法並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の撮影手段2または第2の撮影手段3が取得した基準画像B0または参照画像R0から顔等の特定領域を検出し、特定領域に応じたパターン光をプロジェクタ4から被写体の特定部分に照射する。パターン光が照射された被写体を撮影することにより第1および第2の撮影手段2,3が取得した基準画像B1および参照画像R1における特定領域上の画素の対応付けを行って、特定部分の3次元形状を計測する。
【選択図】図1
Description
前記被写体を撮影することにより該被写体の基準画像を取得する第1の撮影手段と、
前記第1の撮影手段と異なる位置から前記被写体を撮影することにより該被写体の参照画像を取得する少なくとも1つの第2の撮影手段と、
前記第1および前記第2の撮影手段の駆動を制御する撮影制御手段と、
前記被写体にパターン光を照射する照射手段と、
前記パターン光の照射前に前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記少なくとも1つの参照画像のいずれかから、前記被写体の特定部分を表す特定領域を検出する特定領域検出手段と、
前記被写体の前記特定部分に、前記特定領域に応じた所定のパターン光を照射するよう前記照射手段の駆動を制御する照射制御手段と、
前記パターン光が照射された前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記参照画像における前記特定領域上の画素の対応付けを行って、前記特定部分の3次元形状を計測する計測手段とを備えたことを特徴とするものである。
前記第1の撮影手段と異なる位置から前記被写体を撮影することにより該被写体の参照画像を取得する少なくとも1つの第2の撮影手段と、
前記被写体にパターン光を照射する照射手段とを備えた3次元形状計測装置における3次元形状計測方法において、
前記パターン光の照射前に前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記少なくとも1つの参照画像のいずれかから、前記被写体の特定部分を表す特定領域を検出し、
前記被写体の前記特定部分に、前記特定領域に応じた所定のパターン光を照射するよう前記照射手段の駆動を制御し、
前記パターン光が照射された前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記参照画像における前記特定領域上の画素の対応付けを行って、前記特定部分の3次元形状を計測することを特徴とするものである。
P′=A′(R|t) (4)
次いで、第1の実施形態において行われる処理について説明する。図4および図5は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。3次元形状計測開始の指示が入力部7から行われることにより演算部5が処理を開始し、基準カメラ2および参照カメラ3により被写体の撮影を行う(ステップST1)。そして、顔検出部21が撮影により取得された基準画像B0および参照画像R0に対して顔を検出する処理を施し(ステップST2)、基準画像B0および参照画像R0の双方において顔領域が検出されたか否かを判定する(ステップST3)。ステップST3が肯定されると、基準画像B0からの顔の検出結果を用いて、照射制御部23がパターン光に含まれるスポット光の数、大きさおよび照射位置を決定する(ステップST4)。なお、ステップST3が否定されると、処理を終了する。
これにより、基準カメラ2および参照カメラ3のズーム倍率を変更しても、精度良く顔の3次元形状を計測できる。
と置き換えることにより、最終的に基準画像Bおよび参照画像Rにおける投影点の正規化座標x、x′の間には下記の式(9)の関係が成立する。なお、式(9)においてEは3×3の行列であり、基本行列と称される。
式(14)より、内部パラメータの行列Aが既知であれば、行列Fから行列Eを求めることができる。
2 基準カメラ
3 参照カメラ
4 プロジェクタ
5 演算部
6 モニタ
7 入力部
8 基台
21 顔検出部
22 撮影制御部
23 照射制御部
24 計測部
25 全体制御部
Claims (13)
- 被写体を異なる複数の視点から撮影することにより取得した複数の画像に基づいて、前記被写体の3次元形状を計測する3次元形状計測装置において、
前記被写体を撮影することにより該被写体の基準画像を取得する第1の撮影手段と、
前記第1の撮影手段と異なる位置から前記被写体を撮影することにより該被写体の参照画像を取得する少なくとも1つの第2の撮影手段と、
前記第1および前記第2の撮影手段の駆動を制御する撮影制御手段と、
前記被写体にパターン光を照射する照射手段と、
前記パターン光の照射前に前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記少なくとも1つの参照画像のいずれかから、前記被写体の特定部分を表す特定領域を検出する特定領域検出手段と、
前記被写体の前記特定部分に、前記特定領域に応じた所定のパターン光を照射するよう前記照射手段の駆動を制御する照射制御手段と、
前記パターン光が照射された前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記参照画像における前記特定領域上の画素の対応付けを行って、前記特定部分の3次元形状を計測する計測手段とを備えたことを特徴とする3次元形状計測装置。 - 前記照射制御手段は、前記パターン光を複数のスポット光からなるものとし、前記特定領域に応じて、前記スポット光の数、大きさおよび照射位置を決定する手段であることを特徴とする請求項1記載の3次元形状計測装置。
- 前記照射手段の照射方向および高さを調整する照射位置調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2記載の3次元形状計測装置。
- 前記第1および前記第2の撮影手段がズーム機構を備えてなる場合、前記計測手段は、前記3次元形状を計測する際に参照する前記第1および前記第2の撮影手段の内部パラメータを各種ズーム倍率に応じて複数用意してなり、前記第1および前記第2の撮影手段のズーム倍率に応じた前記内部パラメータを参照して前記特定部分の3次元形状を計測する手段であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 前記特定領域の前記基準画像および/または前記参照画像上における位置が該基準画像および/または該参照画像の略中央に位置するように、前記第1および/または前記第2の撮影手段の撮影方向および高さを調整する撮影位置調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 前記計測手段は、前記第1および/または前記第2の撮影手段の位置および/または撮影方向が変更された場合、前記第1および前記第2の撮影手段の位置関係を表すパラメータを算出し、該算出したパラメータに基づいて前記特定部分の3次元形状を計測する手段であることを特徴とする請求項5記載の3次元形状計測装置。
- 前記計測手段は、前記特定領域内に存在する2点間の距離をも参照して、前記特定部分の3次元形状を計測する手段であることを特徴とする請求項6記載の3次元形状計測装置。
- 前記特定部分が顔である場合において、前記照射制御手段は、前記特定領域内における目の部分に照射される前記パターン光の輝度を、該目以外の他の部分に照射される前記パターン光の輝度とは異なるものとなるように変更する手段であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 前記照射制御手段は、前記特定領域の色を検出し、該色の補色となる色の前記パターン光を前記特定部分に照射するよう前記照射手段を制御する手段であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 前記特定部分が顔である場合において、前記計測手段は、前記特定領域内における目以外の領域において前記画素の対応付けを行って、前記3次元形状を計測する手段であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 前記特定部分が顔である場合において、前記計測手段は、前記特定領域内におけるメガネに対応するメガネ領域を検出し、前記基準画像および前記参照画像における前記メガネ領域の歪みを補正して前記3次元形状を計測する手段であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項記載の3次元形状計測装置。
- 被写体を異なる複数の視点から撮影することにより取得した複数の画像に基づいて、前記被写体の3次元形状を計測する3次元形状計測装置であって、前記被写体を撮影することにより該被写体の基準画像を取得する第1の撮影手段と、
前記第1の撮影手段と異なる位置から前記被写体を撮影することにより該被写体の参照画像を取得する少なくとも1つの第2の撮影手段と、
前記被写体にパターン光を照射する照射手段とを備えた3次元形状計測装置における3次元形状計測方法において、
前記パターン光の照射前に前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記少なくとも1つの参照画像のいずれかから、前記被写体の特定部分を表す特定領域を検出し、
前記被写体の前記特定部分に、前記特定領域に応じた所定のパターン光を照射するよう前記照射手段の駆動を制御し、
前記パターン光が照射された前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記参照画像における前記特定領域上の画素の対応付けを行って、前記特定部分の3次元形状を計測することを特徴とする3次元形状計測方法。 - 被写体を異なる複数の視点から撮影することにより取得した複数の画像に基づいて、前記被写体の3次元形状を計測する3次元形状計測装置であって、前記被写体を撮影することにより該被写体の基準画像を取得する第1の撮影手段と、
前記第1の撮影手段と異なる位置から前記被写体を撮影することにより該被写体の参照画像を取得する少なくとも1つの第2の撮影手段と、
前記被写体にパターン光を照射する照射手段とを備えた3次元形状計測装置における3次元形状計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記パターン光の照射前に前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記少なくとも1つの参照画像のいずれかから、前記被写体の特定部分を表す特定領域を検出する手順と、
前記被写体の前記特定部分に、前記特定領域に応じた所定のパターン光を照射するよう前記照射手段の駆動を制御する手順と、
前記パターン光が照射された前記被写体を撮影することにより前記第1および前記第2の撮影手段が取得した前記基準画像および前記参照画像における前記特定領域上の画素の対応付けを行って、前記特定部分の3次元形状を計測する手順とを有することを特徴とするプログラム。
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