JP2009168536A - Three-dimensional shape measuring device and method, three-dimensional shape regenerating device and method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、撮影により取得した画像データから被写体の3次元形状を表す3次元データを生成する3次元形状測定装置および方法、生成された3次元データを再生するための3次元形状再生装置および方法、並びに3次元形状測定方法および3次元形状再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus and method for generating three-dimensional data representing a three-dimensional shape of a subject from image data acquired by photographing, and a three-dimensional shape reproducing apparatus and method for reproducing the generated three-dimensional data. , And a program for causing a computer to execute a three-dimensional shape measurement method and a three-dimensional shape reproduction method.
異なる位置に設けられた2台以上のカメラを用いて被写体を撮像し、これにより取得された複数の画像(基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像)の間で対応する画素である対応点を探索し(ステレオマッチング)、互いに対応する基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差(視差)に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測して、被写体の3次元形状を表す3次元データを生成する手法が提案されている(特許文献1参照)。 Corresponding points that are pixels corresponding to a plurality of images (a reference image by a reference camera and a reference image by a reference camera) obtained by capturing an image of a subject using two or more cameras provided at different positions (Stereo matching) and applying the triangulation principle to the position difference (parallax) between the corresponding pixel on the reference image and the pixel on the reference image, the pixel from the reference camera or reference camera A method has been proposed in which the distance to a point on the subject corresponding to is measured to generate three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the subject (see Patent Document 1).
このような手法においては、3次元データにより被写体の3次元形状を仮想的な2次元平面に投影して、メッシュモデルやボリュームモデル等の3次元画像として表すことができ、また必要に応じて3次元形状を回転、移動したり、ズーム倍率を変更したりして、3次元形状の仮想的な視点も指定できるため、被写体の3次元形状を認識することが容易となる。
ところで、3次元形状を表す3次元データを生成するに際しては、測定精度および解像度等が高いことが求められている。その一方で、3次元形状を表示する場合には、高速で表示することが求められる。しかしながら、上記特許文献1に記載された手法においては、記録用と表示用とで同一の3次元データを用いてるため、記録のために表示速度を低下させるか、表示のために測定精度等を低下させるかして3次元データを生成するしかなかった。
By the way, when generating three-dimensional data representing a three-dimensional shape, it is required to have high measurement accuracy and resolution. On the other hand, when displaying a three-dimensional shape, it is required to display at high speed. However, in the method described in
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、3次元データを生成するに際し、3次元形状の表示速度と精度とを両立できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to achieve both display speed and accuracy of a three-dimensional shape when generating three-dimensional data.
本発明による3次元形状測定装置は、被写体を異なる位置から撮影することにより取得した複数の画像をそれぞれ表す複数の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記複数の画像データから、前記被写体の3次元形状を表す3次元データを生成する3次元データ生成手段であって、精度が異なる第1および第2の3次元データを生成する3次元データ生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
A three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention includes an image data acquisition unit that acquires a plurality of image data respectively representing a plurality of images acquired by photographing a subject from different positions;
3D data generating means for generating 3D data representing the 3D shape of the subject from the plurality of image data, wherein the 3D data generating means generates first and second 3D data having different accuracy. It is characterized by comprising.
「精度が異なる」とは、算出した3次元形状の正確さが異なることを意味し、具体的には、3次元形状の測定精度、3次元形状の解像度、3次元形状を生成するための演算方法等の少なくとも1つが異なることを意味する。このため、精度が低い方の第1の3次元データは、精度が高い方の第2の3次元データと比較して、高速に生成することができることとなる。 “Different accuracy” means that the accuracy of the calculated three-dimensional shape is different. Specifically, the measurement accuracy of the three-dimensional shape, the resolution of the three-dimensional shape, and the calculation for generating the three-dimensional shape It means that at least one of the methods or the like is different. For this reason, the first three-dimensional data with lower accuracy can be generated at a higher speed than the second three-dimensional data with higher accuracy.
なお、本発明による3次元形状測定装置においては、前記第1の3次元データの生成のための演算方法を決定する演算方法決定手段をさらに備えるものとし、
前記3次元データ生成手段を、該決定された演算方法により前記第1の3次元データを生成する手段としてもよい。
In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, the apparatus further includes calculation method determining means for determining a calculation method for generating the first three-dimensional data.
The three-dimensional data generation means may be means for generating the first three-dimensional data by the determined calculation method.
また、本発明による3次元形状測定装置においては、前記演算方法決定手段を、前記3次元形状を表示する表示手段の解像度、該表示手段の前記3次元形状の表示速度および前記撮像手段の出力形式の少なくとも1つに基づいて、前記演算方法を決定する手段としてもよい。 Further, in the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, the calculation method determining means includes the resolution of the display means for displaying the three-dimensional shape, the display speed of the three-dimensional shape of the display means, and the output format of the imaging means. The calculation method may be determined based on at least one of the following.
また、本発明による3次元形状測定装置においては、前記第1の3次元データにより表される前記被写体の3次元形状を表示手段に表示するに際し、該3次元形状の表示パラメータの指定を受け付けるパラメータ指定手段と、
前記指定された表示パラメータにより前記第1の3次元データにより表される前記3次元形状を前記表示手段に表示する表示制御手段とをさらに備えるものとしてもよい。
In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on the display means, the parameter for accepting designation of the display parameter of the three-dimensional shape. Designation means;
Display control means for displaying the three-dimensional shape represented by the first three-dimensional data on the display means according to the designated display parameter may be further provided.
また、本発明による3次元形状測定装置においては、前記第1の3次元データにより表される前記被写体の3次元形状を表示手段に表示するに際し、該3次元形状の表示パラメータの指定を受け付けるパラメータ指定手段と、
前記表示パラメータに応じて前記第1の3次元データの演算方法を決定する演算方法決定手段とをさらに備えるものとし、
前記3次元データ生成手段を、該決定された演算方法により前記第1の3次元データを生成する手段としてもよい。
In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on the display means, the parameter for accepting designation of the display parameter of the three-dimensional shape. Designation means;
A calculation method determining means for determining a calculation method of the first three-dimensional data according to the display parameter;
The three-dimensional data generation means may be means for generating the first three-dimensional data by the determined calculation method.
また、本発明による3次元形状測定装置においては、前記3次元データ生成手段を、段階的に精度が異なる複数の3次元データを低い精度から順次生成し、該生成の途中段階の3次元データを前記第1の3次元データとして出力する手段としてもよい。 Further, in the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, the three-dimensional data generation means sequentially generates a plurality of three-dimensional data having different accuracy in stages from a low accuracy, and generates the three-dimensional data in the middle of the generation. It is good also as a means to output as said 1st three-dimensional data.
また、本発明による3次元形状測定装置においては、前記3次元データ生成手段を、前記第1の3次元データを生成する第1の手段と、前記第2の3次元データを生成する第2の手段とを備えてなるものとしてもよい。 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, the three-dimensional data generation means includes a first means for generating the first three-dimensional data and a second means for generating the second three-dimensional data. It is good also as what comprises a means.
本発明による3次元形状再生装置は、本発明による表示パラメータを指定する3次元形状測定装置により取得された前記第2の3次元データおよび前記表示パラメータを取得するデータ取得手段と、
前記表示パラメータに基づいて前記第2の3次元データにより表される3次元形状を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
A three-dimensional shape reproduction apparatus according to the present invention comprises: the second three-dimensional data acquired by the three-dimensional shape measurement apparatus that designates display parameters according to the present invention; and data acquisition means for acquiring the display parameters;
And display means for displaying a three-dimensional shape represented by the second three-dimensional data based on the display parameter.
本発明による3次元形状測定方法は、被写体を異なる位置から撮影することにより取得した複数の画像をそれぞれ表す複数の画像データを取得し、
前記複数の画像データから、前記被写体の3次元形状を表す3次元データを生成するに際し、精度が異なる第1および第2の3次元データを生成することを特徴とするものである。
The three-dimensional shape measurement method according to the present invention acquires a plurality of image data respectively representing a plurality of images acquired by photographing a subject from different positions,
When generating three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the subject from the plurality of image data, first and second three-dimensional data having different accuracy are generated.
なお、本発明による3次元形状測定方法においては、前記第1の3次元データにより表される前記被写体の3次元形状を表示手段に表示するに際し、該3次元形状の表示パラメータの指定を受け付け、
前記指定された表示パラメータにより前記第1の3次元データにより表される前記3次元形状を前記表示手段に表示するようにしてもよい。
In the three-dimensional shape measurement method according to the present invention, when the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data is displayed on the display means, designation of display parameters for the three-dimensional shape is accepted,
The three-dimensional shape represented by the first three-dimensional data may be displayed on the display unit by the designated display parameter.
本発明による3次元形状再生方法は、本発明による表示パラメータを指定する3次元形状測定方法により取得された前記第2の3次元データおよび前記表示パラメータを取得し、
前記表示パラメータに基づいて前記第2の3次元データにより表される3次元形状を表示することを特徴とするものである。
The three-dimensional shape reproduction method according to the present invention acquires the second three-dimensional data and the display parameter acquired by the three-dimensional shape measurement method specifying the display parameter according to the present invention,
A three-dimensional shape represented by the second three-dimensional data is displayed based on the display parameter.
なお、本発明による3次元形状測定方法および3次元形状再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。 In addition, you may provide as a program for making a computer perform the three-dimensional shape measuring method and three-dimensional shape reproduction | regeneration method by this invention.
本発明によれば、被写体の3次元形状を表す3次元データを生成するに際し、精度が異なる第1および第2の3次元データが生成される。このため、3次元形状を表示する場合には、精度が低い第1の3次元データを使用すれば、高速に3次元形状を表示することができる。また、精度が高い第2の3次元データを記録用に使用すれば、後で時間のあるときにそれを表示して、精度の高い3次元形状を利用することができる。 According to the present invention, when generating three-dimensional data representing a three-dimensional shape of a subject, first and second three-dimensional data having different accuracy are generated. For this reason, when displaying a three-dimensional shape, if the first three-dimensional data with low accuracy is used, the three-dimensional shape can be displayed at high speed. Further, if the second 3D data with high accuracy is used for recording, it can be displayed later when time is available, and a highly accurate 3D shape can be used.
また、第1の3次元データの生成のための演算方法を決定することにより、必要に応じた精度の第1の3次元データを生成することができ、その結果、適切な精度の第1の3次元データを出力することができる。 In addition, by determining the calculation method for generating the first three-dimensional data, it is possible to generate the first three-dimensional data with the accuracy required, and as a result, the first three-dimensional data with the appropriate accuracy can be generated. Three-dimensional data can be output.
この場合、表示手段の解像度に基づいて演算方法を決定することにより、第1の3次元データを表示手段に表示するのに適した精度を有するものとすることができる。 In this case, by determining the calculation method based on the resolution of the display means, it is possible to have accuracy suitable for displaying the first three-dimensional data on the display means.
またこの場合、表示手段の3次元形状の表示速度に基づいて演算方法を決定することにより、表示速度に間に合う可能な限り高い精度により第1の3次元データを生成することができるため、第1の3次元データを表示手段に表示するのに適した精度を有するものとすることができる。 In this case, since the calculation method is determined based on the display speed of the three-dimensional shape of the display means, the first three-dimensional data can be generated with the highest possible accuracy in time for the display speed. It is possible to have accuracy suitable for displaying the three-dimensional data on the display means.
またこの場合、撮像手段の出力形式に基づいて演算方法を決定することにより、出力形式に適した精度の第1の3次元データを出力することができる。 In this case, by determining the calculation method based on the output format of the imaging means, it is possible to output the first three-dimensional data with an accuracy suitable for the output format.
また、第1の3次元データにより表される被写体の3次元形状を表示手段に表示するに際し、3次元形状の表示パラメータの指定を受け付け、指定された表示パラメータにより第1の3次元データにより表される3次元形状を表示することにより、所望とする表示の態様にて3次元形状を表示することができる。 Further, when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on the display means, the designation of the display parameter of the three-dimensional shape is accepted, and the first three-dimensional data is represented by the designated display parameter. By displaying the three-dimensional shape, the three-dimensional shape can be displayed in a desired display mode.
また、表示パラメータに応じて第1の3次元データの演算方法を決定することにより、表示される3次元形状についてのみ表示パラメータに基づいて表示のための演算が行われるため、演算量を低減することができる。 Further, by determining the calculation method of the first three-dimensional data according to the display parameter, calculation for display is performed based on the display parameter only for the three-dimensional shape to be displayed, thereby reducing the calculation amount. be able to.
また、段階的に精度が異なる複数の3次元データを低い精度から順次生成し、生成の途中段階の3次元データを第1の3次元データとして出力することにより、第1および第2の3次元データを生成する専用の手段を設ける必要がなくなるため、装置のコストを低減することができる。 Also, the first and second three-dimensional data are generated by sequentially generating a plurality of three-dimensional data having different accuracy in stages from a low accuracy, and outputting the three-dimensional data in the middle of generation as the first three-dimensional data. Since it is not necessary to provide a dedicated means for generating data, the cost of the apparatus can be reduced.
また、第1の3次元データを生成する手段と、第2の3次元データを生成する手段とを別個に備えることにより、それぞれの3次元データの生成を効率よく行うことができる。 Further, by separately providing means for generating the first three-dimensional data and means for generating the second three-dimensional data, it is possible to efficiently generate the respective three-dimensional data.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態による3次元形状測定装置および3次元形状再生装置を適用したステレオカメラ1の内部構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように第1の実施形態によるステレオカメラ1は、2つの撮像部21A,21B、撮像制御部22、画像処理部23、圧縮/伸長処理部24、フレームメモリ25、メディア制御部26、内部メモリ27、および表示制御部28を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an internal configuration of a
図2は撮像部21A,21Bの構成を示す図である。図2に示すように、撮像部21A,21Bは、レンズ10A,10B、絞り11A,11B、シャッタ12A,12B、CCD13A,13B、アナログフロントエンド(AFE)14A,14BおよびA/D変換部15A,15Bをそれぞれ備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
レンズ10A,10Bは、被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、ズーム機能を実現するためのズームレンズ等の複数の機能別レンズにより構成され、不図示のレンズ駆動部によりその位置が調整される。なお、本実施形態においては焦点位置は固定されているものとする。
The
絞り11A,11Bは、不図示の絞り駆動部により、AE処理により得られる絞り値データに基づいて絞り径の調整が行われる。なお、本実施形態においては絞り値データは固定されているものとする。
In the
シャッタ12A,12Bはメカニカルシャッタであり、不図示のシャッタ駆動部により、AE処理により得られるシャッタスピードに応じて駆動される。なお、本実施形態においてはシャッタスピードは固定されているものとする。
The
CCD13A,13Bは、多数の受光素子を2次元的に配列した光電面を有しており、被写体光がこの光電面に結像して光電変換されてアナログ撮像信号が取得される。また、CCD13A,13Bの前面にはR,G,B各色のフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタが配設されている。
The
AFE14A,14Bは、CCD13A,13Bから出力されるアナログ撮像信号に対して、アナログ撮像信号のノイズを除去する処理、およびアナログ撮像信号のゲインを調節する処理(以下アナログ処理とする)を施す。
The
A/D変換部15A,15Bは、AFE14A,14Bによりアナログ処理が施されたアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。なお、撮像部21A,21BのCCD13A,13Bにおいて取得され、デジタル信号に変換されることにより得られる画像データは、画素毎にR,G,Bの濃度値を持つRAWデータである。なお、撮像部21Aにより取得される画像データにより表される画像を基準画像G1、撮像部21Bにより取得される画像データにより表される画像を参照画像G2とする。
The A /
撮像制御部22は、レリーズボタンの押下前は、スルー画像表示のために例えば30fpsのように所定のフレームレートにて撮影を行い、レリーズボタンが押下されると、記録のための撮影を行うよう、撮像部21A,21Bを制御する。なお、撮像制御部22は撮像部21A,21Bに設けられていてもよい。
The
なお、本実施形態においては、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードは固定されているが、AF処理およびAE処理を行って、撮影の都度、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを設定するようにしてもよい。 In this embodiment, the focus position, aperture value data, and shutter speed are fixed, but AF processing and AE processing are performed to set the focus position, aperture value data, and shutter speed each time shooting is performed. It may be.
画像処理部23は、撮像部21A,21Bが取得したデジタルの画像データに対して、画像データの感度分布のばらつきおよび光学系の歪みを補正する補正処理を施すとともに、2つの画像を並行化するための並行化処理を施す。さらに、並行化処理後の画像に対してホワイトバランスを調整する処理、階調補正、シャープネス補正、および色補正等の画像処理を施す。なお、画像処理部23における処理後の基準画像および参照画像についても、処理前の参照符号G1,G2を用いるものとする。
The
圧縮/伸長処理部24は、レリーズボタンの押下後に取得され、画像処理部23によって処理が施された基準画像G1および参照画像G2を表す画像データ対して、例えば、JPEG等の圧縮形式で圧縮処理を施し、後述するように生成された3次元データと併せて3次元画像ファイルを生成する。この3次元画像ファイルは、基準画像G1、参照画像G2および3次元データを含むものとなる。また、この3次元画像ファイルには、Exifフォーマット等に基づいて、撮影日時等の付帯情報が記述されたヘッダが付与される。
The compression /
フレームメモリ25は、撮像部21A,21Bが取得した基準画像G1および参照画像G2の画像データに対して、前述の画像処理部23が行う処理を含む各種処理を行う際に使用する作業用メモリである。
The
メディア制御部26は、記録メディア29にアクセスして3次元画像ファイルの書き込みと読み込みの制御を行う。
The
内部メモリ27は、ステレオカメラ1において設定される各種定数、およびCPU36が実行するプログラム等を記憶する。
The
表示制御部28は、フレームメモリ25に格納された画像データおよび3次元データをモニタ20に表示させたり、記録メディア29に記録されている画像をモニタ20に表示させたりするためのものである。なお、本実施形態においては、モニタ20はタッチパネルとなっており、撮影者がモニタ20に触れることにより、モニタ20から各種指示をステレオカメラ1に対して行うことができるようになっている。
The
また、ステレオカメラ1は、3次元データ生成部30を備える。
In addition, the
3次元データ生成部30は、ステレオマッチングの手法を用いて3次元データを生成する。このため、3次元データ生成部30は、図3に示すように、基準画像G1上のある画素Paに写像される実空間上の点は、点P1,P2,P3というように点O1からの視線上に複数存在するため、実空間上の点P1 ,P2 ,P3 等の写像である直線(エピポーラ線)上に、画素Paに対応する参照画像R上の画素Pa′が存在するという事実に基づいて、基準画像G1と参照画像G2との対応点を参照画像G2上において探索する。なお、図3において点O1は基準カメラとなる撮像部21Aの視点、点O2は参照カメラとなる撮像部21Bの視点である。ここで、視点とは撮像部21A,21Bの光学系の焦点である。また、対応点の探索は、画像処理が施された基準画像G1および参照画像G2を用いてもよいが、画像処理前の並行化処理のみが施された基準画像G1および参照画像G2を用いることが好ましい。以降では、対応点の探索は画像処理前の基準画像G1および参照画像G2を用いるものとして説明する。
The three-dimensional
具体的には、3次元データ生成部30は、対応点の探索を行う際に、あらかじめ定められた相関ウィンドウWをエピポーラ線に沿って移動し、各移動位置において基準画像G1および参照画像G2の相関ウィンドウW内の画素についての相関を算出し、参照画像G2上の相関が最大となる位置における相関ウィンドウWの中心画素を、基準画像G1上の画素Paに対応する対応点とする。なお、相関を評価するための相関評価値としては、差分絶対値和および差分2乗和の逆数等を用いることができる。この場合、相関評価値が小さいほど、相関が大きいものとなる。
Specifically, when searching for corresponding points, the three-dimensional
図4は並行化処理後の基準画像および参照画像の位置関係を説明するための図である。図4に示すように、撮像部21A,21Bにおける基準画像G1および参照画像G2が得られる面となる画像面は、撮像部21A,21Bの光軸との交点を原点とする。また、画像面上における撮像部21A,21Bの座標系をそれぞれ(u,v)、(u′,v′)とする。ここで、並行化処理により撮像部21A,21Bの光軸は平行となるため、画像面におけるu軸およびu′軸は同一直線上において同一方向を向くこととなる。また、並行化処理により、参照画像G2上におけるエピポーラ線は、u′軸に平行なものとなるため、基準画像G1上におけるu軸も、参照画像G2のエピポーラ線の方向と一致することとなる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the base image and the reference image after the parallel processing. As shown in FIG. 4, the image plane that is the plane from which the standard image G1 and the reference image G2 are obtained in the
ここで、撮像部21A,21Bの焦点距離をf、基線長をbとする。なお、焦点距離fおよび基線長bはキャリブレーションパラメータとしてあらかじめ算出されて内部メモリ27に記憶されている。このとき、3次元空間上における位置を表す距離データ(X,Y,Z)は、撮像部21Aの座標系を基準とすると、下記の式(1)〜(3)により表される。
Here, it is assumed that the focal lengths of the
X=b・u/(u−u′) (1)
Y=b・v/(u−u′) (2)
Z=b・f/(u−u′) (3)
ここでu−u′は、撮像部21A,21Bの画像面上における投影点の横方向のずれ量(視差)である。
X = b · u / (u−u ′) (1)
Y = b · v / (u−u ′) (2)
Z = b · f / (u−u ′) (3)
Here, u−u ′ is the amount of deviation (parallax) in the horizontal direction of the projection point on the image plane of the
このようにして距離データ(X,Y,Z)を3次元空間において複数算出することにより、その3次元空間に含まれる被写体の3次元形状を表すことができ、複数の距離データの集合が3次元データV0となる。ここで、距離データX,Yはその画素の位置を表す位置情報であり、距離データZは距離を表す情報である。なお、距離データは基準画像G1および参照画像G2の共通する範囲においてのみ算出される。 By calculating a plurality of distance data (X, Y, Z) in the three-dimensional space in this way, the three-dimensional shape of the subject included in the three-dimensional space can be represented, and a set of a plurality of distance data is 3 It becomes the dimension data V0. Here, the distance data X and Y are position information indicating the position of the pixel, and the distance data Z is information indicating the distance. The distance data is calculated only in the common range of the base image G1 and the reference image G2.
3次元データ生成部30は、求めた対応点を用いて、上記式(1)〜(3)により、撮像部21A,21Bから被写体までの距離を表す距離データ(X,Y,Z)を3次元空間上において複数算出し、算出した複数の距離データ(X,Y,Z)からなる、被写体Hの3次元形状を表す3次元データV0を生成する。なお、本実施形態においては、被写体の3次元形状はメッシュモデルにより表すものとし、3次元データV0はメッシュモデルにて3次元形状を表すものとする。また、メッシュモデルに代えてボリュームモデルにより表すようにしてもよい。
The three-dimensional
ここで、本実施形態においては、3次元データ生成部30は、図5に示すように、粗密探索法、サブピクセル位置推定およびオクルージョン補間を行って3次元データを生成する。以下、粗密探索法、サブピクセル位置推定およびオクルージョン補間について説明する。まず、粗密探索法について説明する。図6は粗密探索法を説明するための図である。
Here, in the present embodiment, the three-dimensional
3次元データ生成部30は、まず、基準画像G1および参照画像G2のそれぞれから段階的に解像度が異なる解像度基準画像および解像度参照画像を生成する。具体的には、基準画像G1,参照画像G2の画素数が640×480画素の場合、160×120画素の低解像度基準画像G1″,低解像度参照画像G2″、320×240画素の中解像度基準画像G1′,中解像度参照画像G2′を生成する。なお、元の640×480画素の画像を高解像度基準画像G1,高解像度参照画像G2とする。ここで、解像度はこのように3段階に限定されるものではなく、2段階あるいは4段階以上としてもよい。
First, the three-dimensional
そして、3次元データ生成部30は、まず、図6に示すように低解像度基準画像G1″および低解像度参照画像G2″間において対応点を探索する。そして探索した対応点について、中解像度参照画像G2′における低解像度参照画像G2″に対応する部分を含む領域においてのみ、対応点を探索する。すなわち、図6に示すように、低解像度参照画像G2″において低解像度基準画像G1″の点P10に対応する対応点P11を探索した場合、中解像度参照画像G2′においては、対応点P11に対応する点P12を含む所定範囲の領域A1においてのみ中解像度基準画像G1′の点P10に対応する対応点を探索する。さらに、図6に示すように、中解像度参照画像G2′において対応点P12を探索した場合、高解像度参照画像G2においては、対応点P12に対応する点P13を含む所定範囲の領域A2においてのみ高解像度基準画像G1の点P10に対応する対応点を探索する。
Then, the three-dimensional
そして、3次元データ生成部30は、中高解像度の参照画像において対応点を探索する毎に、中解像度および高解像度の3次元データV0′,V0を生成する。なお、低解像度の3次元データは第1の実施形態においては生成しないものとする。ここで、3次元データ生成部30は、中解像度の3次元データV0′を表示用の3次元データとして出力し、高解像度の3次元データV0を記録用の3次元データとして出力する。なお、3次元データ生成部30は、レリーズボタンを押下された場合に高解像度の3次元データV0の生成を行い、レリーズボタンの押下前は、中解像度の3次元データV0′の生成までのみを行う。したがって、中解像度の3次元データV0′がスルー画像としてモニタ20に表示される。
The three-dimensional
また、対応点を探索する際に、相関ウィンドウWは各解像度の参照画像G2上において、1画素ずつ移動させて対応点を探索することを基本とするが、対応点の探索精度を向上させるためには、1画素未満の移動位置における対応点の位置を推定することが好ましい。このような対応点の探索位置の推定は、サブピクセル位置推定と称される。以下、サブピクセル位置推定について説明する。 Further, when searching for corresponding points, the correlation window W is basically searched for corresponding points by moving one pixel at a time on the reference image G2 of each resolution, but in order to improve the accuracy of searching for corresponding points. It is preferable to estimate the position of the corresponding point at the moving position of less than one pixel. Such estimation of the corresponding point search position is referred to as sub-pixel position estimation. Hereinafter, subpixel position estimation will be described.
図7はサブピクセル位置推定の手法を説明するための図である。なお、ここでは説明を簡単にするために、画素位置を1次元で示すものとする。また、図7においては、横軸は画素位置を、縦軸は相関評価値を示す。また、図7においては相関評価値が小さいほど相関が大きいものとする。 FIG. 7 is a diagram for explaining a method of subpixel position estimation. Here, in order to simplify the description, the pixel positions are shown in a one-dimensional manner. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the pixel position, and the vertical axis indicates the correlation evaluation value. In FIG. 7, it is assumed that the smaller the correlation evaluation value, the larger the correlation.
図7に示すように、4つの画素位置x1,x2,x3,x4における相関評価値がそれぞれy1,y2,y3,y4であったとすると、相関が最も大きいのは画素位置x4であるため、サブピクセル位置推定を行わない場合、対応点は画素位置x4となる。しかしながら、各点を通る2次曲線L1を考慮すると、最も相関が大きくなるのは画素位置x3と画素位置x4の間の位置xsとなる。サブピクセル位置推定の手法は、このように相関評価値と画素位置との関係から、相関が最も大きくなる位置を、より精度を向上させるために画素位置間において推定する手法である。 As shown in FIG. 7, if the correlation evaluation values at the four pixel positions x1, x2, x3, and x4 are y1, y2, y3, and y4, respectively, the pixel position x4 has the largest correlation. When pixel position estimation is not performed, the corresponding point is the pixel position x4. However, considering the quadratic curve L1 passing through each point, the position where the correlation is greatest is the position xs between the pixel position x3 and the pixel position x4. The sub-pixel position estimation method is a method for estimating the position where the correlation is greatest between the pixel positions in order to further improve the accuracy based on the relationship between the correlation evaluation value and the pixel position.
なお、第1の実施形態においては、高解像度基準画像G1,高解像度参照画像G2を用いた対応点の探索時にのみサブピクセル位置推定を行うものとする。 In the first embodiment, it is assumed that subpixel position estimation is performed only when searching for corresponding points using the high-resolution standard image G1 and the high-resolution reference image G2.
次いで、オクルージョン補間について説明する。図8に示すように、被写体Hの形状によっては、撮像部21Aからは臨むことができるが撮像部21Bからは臨むことができない隠れ点K0が存在する場合がある。このような隠れ点K0については、距離データ(X,Y,Z)を算出することができないため、被写体Hにおける領域B1は3次元データを算出することができない。なお、このような領域はオクルージョン領域と称される、このため、3次元データ生成部30は、オクルージョン領域については、オクルージョン領域の周囲の距離データ(X,Y,Z)を用いて、その位置の距離データ(X,Y,Z)を推定する。例えば、図9に示すように、被写体Hのオクルージョン領域B1については、オクルージョン領域B1の両端にある位置P20,P21の距離データを用いて、補間演算によりオクルージョン領域B1の距離データを算出する。なお、補間演算としては線形補間および高次補間等公知の種々の手法を用いることができる。
Next, occlusion interpolation will be described. As shown in FIG. 8, depending on the shape of the subject H, there may be a hidden point K0 that can be seen from the
なお、本実施形態においては、高解像度基準画像G1,高解像度参照画像G2を用いての3次元データV0の生成時にのみオクルージョン領域の補間を行うものとする。 In the present embodiment, the occlusion region is interpolated only when the three-dimensional data V0 is generated using the high resolution standard image G1 and the high resolution reference image G2.
CPU36は、入出力部37からの信号に応じてステレオカメラ1の各部を制御する。また、入出力部37からのモード切替指示により、ステレオカメラ1の動作モードを、撮影モードおよび再生モードに切り替える。
The
入出力部37は、各種インターフェース並びに撮影者が操作可能なスイッチ、レリーズボタンおよび操作ボタン等を備えてなるものである。なお、後述するトラックボールも備えてなるものである。
The input /
データバス38は、ステレオカメラ1を構成する各部およびCPU36に接続されており、ステレオカメラ1における各種データおよび各種情報のやり取りを行う。
The
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10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。ステレオカメラ1の電源がオンとされ、動作モードが撮影モードに切り替えられることによりCPU36が処理を開始し、撮像部21A,21Bが被写体を撮影して、基準画像G1,参照画像G2の画像データを取得する(ステップST1)。次いで、3次元データ生成部30が、低解像度および中解像度の基準画像G1″,G1′、参照画像G2″,G2′を生成し、上述したように粗密探索法による対応点の探索を行い、中解像度の表示用3次元データV0′を生成する(ステップST2)。
Next, processing performed in the first embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing processing performed in the first embodiment. When the power of the
そして、CPU36からの指示により、表示制御部28が表示用3次元データV0′により表される3次元形状の画像である3次元画像をモニタ20に表示する(ステップST3)。
In response to an instruction from the
図11は3次元画像の表示を説明するためのステレオカメラ1の背面図である。図11に示すようにステレオカメラ1の背面には、モニタ20、トラックボール40、ズームインボタン41、ズームアウトボタン42が設けられている。なお、トラックボール40、ズームインボタン41およびズームアウトボタン42は、入出力部37の一部である。図11に示すように、モニタ20には表示用の3次元データV0′により表されるメッシュモデルの3次元画像G10が表示されている。なお、3次元画像G10は、3次元データV0′を、仮想的に設定した2次元平面に投影したものである。また3次元画像G10の左側には、視点のXYZ軸周りの回転量、原点からの移動量およびズーム倍率が表示され、3次元画像G10の右側には、3次元空間の座標が示されている。
FIG. 11 is a rear view of the
撮影者はトラックボール40を用いて、所望とする視点から見たものとなるように、表示された3次元画像G10をXYZ軸周りに回転することができる。また、モニタ20に触れ、触れた部分をモニタ20上において移動することにより、視点の位置を変更することができる。また、ズームインボタン41およびズームアウトボタン42を用いて、表示される3次元画像G10のズーム倍率を変更することができる。
The photographer can use the
なお、このように変更した視点の回転位置、移動位置およびズーム倍率は表示パラメータとして、後述するように生成された記録用の3次元データV0と併せて3次元画像ファイルに含められる。具体的には、3次元画像ファイルのヘッダに表示パラメータを記述することにより、表示パラメータが3次元画像ファイルに含められる。 It should be noted that the rotation position, movement position, and zoom magnification of the viewpoint thus changed are included as display parameters in the 3D image file together with the 3D data V0 for recording generated as described later. Specifically, the display parameters are included in the 3D image file by describing the display parameters in the header of the 3D image file.
次いで、CPU36が視点位置およびズーム倍率の変更指示がなされたか否かを判定し(ステップST4)、ステップST4が否定されるとステップST6に進む。ステップST4が肯定されると、視点位置およびズーム倍率を変更して3次元画像G10を再表示する(ステップST5)。
Next, the
次いで、CPU36はレリーズボタンが押下されたか否かを判定し(ステップST6)、ステップST6が否定されるとステップST1に戻る。ステップST6が肯定されると、3次元データ生成部30が、高解像度の基準画像G1,参照画像G2を用いて、サブピクセル位置推定およびオクルージョン補間を行って、記録用の3次元データV0を生成する(ステップST7)。そして、CPU36からの指示により、圧縮/伸長処理部24が、3次元データV0、表示パラメータ、基準画像G1、参照画像G2の画像データから3次元画像ファイルを生成する(ステップST8)。さらに、CPU36からの指示により、メディア制御部26が3次元画像ファイルを記録メディア29に記録し(ステップST9)、処理を終了する。
Next, the
次いで、記録された3次元画像ファイルの再生時の処理について説明する。図12は第1の実施形態において3次元画像ファイルの再生時に行われる処理を示すフローチャートである。ステレオカメラ1の動作モードが再生モードに切り替えられることによりCPU36が処理を開始し、再生する3次元画像ファイルの選択を受け付ける(ステップST11)。なお、3次元画像ファイルの選択は、記録メディア29に記録されている3次元画像ファイルの一覧をモニタ20に表示し、撮影者による一覧からの所望とする3次元画像ファイルの選択の指示を受け付けることにより行えばよい。
Next, processing at the time of reproducing the recorded three-dimensional image file will be described. FIG. 12 is a flowchart showing processing performed when a three-dimensional image file is played back in the first embodiment. When the operation mode of the
次いで、CPU36は、3次元画像ファイルに含まれる表示パラメータを用いて3次元画像を再生するか否かの選択、すなわち撮影時の表示パラメータの使用の有無の選択を受け付ける(ステップST12)。これは例えば図13に示すように選択画面50をモニタ20に表示し、撮影者によるYESボタン51またはNOボタン52の選択を受け付けることにより行えばよい。
Next, the
次いで、撮影時の表示パラメータの使用が選択されたか否かを判定し(ステップST13)、ステップST13が肯定されると、3次元画像ファイルのヘッダに記述された表示パラメータを取得し(ステップST14)、3次元画像ファイルに格納されている3次元データV0により表される3次元画像を、取得したパラメータに基づく視点位置およびズーム倍率によりモニタ20に表示し(ステップST15)、処理を終了する。なお、ステップST13が否定された場合は、あらかじめ定められたデフォルトの表示パラメータを取得し(ステップST16)、ステップST15の処理に進む。
Next, it is determined whether or not the use of display parameters at the time of photographing is selected (step ST13). When step ST13 is affirmed, display parameters described in the header of the three-dimensional image file are acquired (step ST14). The three-dimensional image represented by the three-dimensional data V0 stored in the three-dimensional image file is displayed on the
なお、3次元画像の表示の態様は図11に示すものと同様である。この際、撮影時と同様に、視点の回転位置、移動位置およびズーム倍率の変更を受け付けるようにしてもよい。また、基準画像G1および参照画像G2の再生の指示を受け付けて、図14に示すように基準画像G1および参照画像G2をモニタ20に表示するようにしてもよい。
The display mode of the three-dimensional image is the same as that shown in FIG. At this time, as in the case of shooting, changes in the rotation position, movement position, and zoom magnification of the viewpoint may be accepted. Alternatively, the instruction to reproduce the standard image G1 and the reference image G2 may be received, and the standard image G1 and the reference image G2 may be displayed on the
このように、第1の実施形態によれば、表示用の中解像度の3次元データV0′と、記録用の高解像度の3次元データV0とを生成するようにしたため、中解像度の3次元データV0′により、高速に3次元画像G10をモニタ20表示することができる。また、記録される3次元データV0は、解像度が高くまたサブピクセル位置推定およびオクルージョン補間を行っているため、測定精度が高いものとなっている。このため、撮影後の時間のあるときに3次元データV0により表される3次元画像を再生することにより、精度の高い3次元形状を利用することができる。
As described above, according to the first embodiment, the medium-resolution three-dimensional data V0 ′ for display and the high-resolution three-dimensional data V0 for recording are generated. With V0 ′, the three-dimensional image G10 can be displayed on the
また、3次元画像の再生の際に、撮影時に使用した表示パラメータを使用することにより、撮影時と同様の視点位置およびズーム倍率により3次元画像を表示することができる。また、この際に、撮影時に使用した表示パラメータの使用の有無の選択を受け付けているため、3次元データV0の再生時における表示態様についての撮影者の意図を反映させることができる。 In addition, when the 3D image is reproduced, the 3D image can be displayed with the same viewpoint position and zoom magnification as those used during the shooting by using the display parameters used during the shooting. At this time, since selection of whether or not to use the display parameter used at the time of photographing is accepted, it is possible to reflect the photographer's intention regarding the display mode at the time of reproducing the three-dimensional data V0.
次いで、本発明の第2の実施形態について説明する。図15は本発明の第1の実施形態による3次元形状測定装置および3次元形状再生装置を適用したステレオカメラ1の内部構成を示す概略ブロック図である。なお、第2の実施形態において第1の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第2の実施形態によるステレオカメラ1Aは、3次元データ生成部30が表示用の3次元データの生成に使用する演算方式を決定するための演算方式決定部31を備えた点が第1の実施形態と異なる。なお、第2の実施形態における3次元データ生成部30は、演算方式決定部31の決定結果に応じて、低解像度および中解像度の3次元データV0″,V0′を生成する際にも、サブピクセル位置推定およびオクルージョン補間を行う場合があるものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a schematic block diagram showing an internal configuration of the
ここで、演算方式決定部31は、モニタ20の解像度、モニタ20の3次元画像の再生に要する速度、撮像部21A,21Bの出力形式、および表示パラメータに応じて演算方式を決定するものである。
Here, the calculation
次いで、第2の実施形態において行われる処理について説明する。なお、第2の実施形態において行われる処理は、第1の実施形態において、撮影後に表示用3次元データを生成するまでの間において行われ、決定された演算方式に基づいて表示用3次元データを生成する点を除いて、行われる処理は第1の実施形態と同一である。このため、以降の説明においては、演算方式を決定する処理についてのみ説明する。まず、モニタ20の解像度に応じた演算方式の決定の処理を第1の処理として説明する。図16は第2の実施形態において行われる演算方式決定の第1の処理を示すフローチャートである。
Next, processing performed in the second embodiment will be described. Note that the processing performed in the second embodiment is performed in the first embodiment until the generation of the display three-dimensional data after shooting, and the display three-dimensional data based on the determined calculation method. The processing performed is the same as that of the first embodiment except for generating. For this reason, in the following description, only the process for determining the calculation method will be described. First, the process of determining the calculation method according to the resolution of the
まず、演算方式決定部31が、モニタ20の解像度を取得する(ステップST21)。そして、3次元データ生成部30が探索する対応点の位置が1画素ずれた場合の、モニタ20上における対応点のずれ量を算出する(ステップST22)。ここで、算出したずれ量がモニタ20の1画素以下であれば、表示される3次元画像には差は生じないため、サブピクセル位置推定を行う必要がない。
First, the calculation
このため、演算方式決定部31は、探索する対応点の位置が1画素ずれた場合の、モニタ20上における対応点のずれ量がモニタの1画素以下であるか否かを判定し(ステップST23)、ステップST23が肯定されると、サブピクセル位置推定を行わない演算方式を選択し(ステップST24)、処理を終了する。一方、ステップST23が否定されると、サブピクセル位置推定を行う演算方式を選択し(ステップST25)、処理を終了する。
Therefore, the calculation
これにより、3次元画像の表示に反映されないサブピクセル位置推定のための演算を行う必要がなくなるため、表示用の3次元データの生成の速度を向上させることができる。 This eliminates the need to perform a calculation for sub-pixel position estimation that is not reflected in the display of the three-dimensional image, thereby improving the speed of generating the three-dimensional data for display.
次いで、モニタ20の3次元画像の再生に要する時間に応じた演算方式の決定の処理を第2の処理として説明する。図17は第2の実施形態において行われる演算方式決定の第2の処理を示すフローチャートである。なお、第2の処理は、一旦、上記第1の実施形態と同様に表示用の3次元データV0′を生成した後の、2回目以降の表示用の3次元データの生成時に行われる。
Next, the processing for determining the calculation method according to the time required to reproduce the three-dimensional image on the
まず、演算方式決定部31が、前回の処理において生成した表示用の3次元データのデータ量を取得する(ステップST31)。そして、取得した3次元データのデータ量から、スルー画像表示時の1フレームの表示に要する時間Tfを算出する(ステップST32)。なお、1フレームの表示に要する時間とは、3次元データを仮想的に設定した2次元平面に投影して2次元の表示用の3次元画像をモニタ20に表示するまでに要する時間である。
First, the calculation
ここで、本実施形態においては、粗密探索法においてN段階の解像度の基準画像および参照画像から対応点を探索しているため、対応点を探索して3次元データを算出するのに必要な段階毎の演算時間Tiを算出する(ステップST33)。なお、本実施形態においてはN=3であるため、i=1〜3となる。次いで、対応点探索の段階iを初期値に設定し(i=1、ステップST34)、i段目までの演算に要する時間が1フレームの表示に要する時間を上回っているか否かを判定する(Ti>Tf:ステップST35)。 Here, in the present embodiment, since the corresponding points are searched from the standard image and the reference image having N levels of resolution in the coarse / fine search method, the steps necessary to search the corresponding points and calculate the three-dimensional data. The calculation time Ti for each is calculated (step ST33). In this embodiment, since N = 3, i = 1 to 3. Next, the corresponding point search stage i is set to an initial value (i = 1, step ST34), and it is determined whether or not the time required to calculate up to the i-th stage exceeds the time required to display one frame ( Ti> Tf: Step ST35).
ステップST35が肯定されると、i>1であるか否かを判定し(ステップST36)、ステップST36が肯定されると、i=i−1として(ステップST37)、i段目に算出する3次元データを表示用の3次元データに決定し(ステップST38)、処理を終了する。なお、ステップST36が否定されるとステップST38の処理に進む。 If step ST35 is affirmed, it is determined whether or not i> 1 (step ST36). If step ST36 is affirmed, i = i-1 (step ST37), and calculation is performed at the i-th stage 3 The three-dimensional data is determined as display three-dimensional data (step ST38), and the process is terminated. If step ST36 is negative, the process proceeds to step ST38.
ステップST35が否定されると、i=Nであるか否かを判定し(ステップST39)、ステップST39が否定されると、i=i+1として(ステップST40)、ステップST35に戻る。なお、ステップST39が肯定されるとステップST38の処理に進む。 If step ST35 is negative, it is determined whether i = N (step ST39). If step ST39 is negative, i = i + 1 (step ST40) and the process returns to step ST35. If step ST39 is affirmed, the process proceeds to step ST38.
これにより、表示可能なフレームレート内において可能な限り精度の高い表示用の3次元データを生成することができる。 This makes it possible to generate three-dimensional data for display with the highest possible accuracy within the displayable frame rate.
次いで、撮像部21A,21Bの出力形式に応じた演算方式の決定の処理を、第3の処理として説明する。図18は第2の実施形態において行われる演算方式決定の第3の処理を示すフローチャートである。
Next, the process of determining the calculation method according to the output format of the
まず、演算方式決定部31が、撮像部21A,21Bの出力形式が、画素混合出力であるか否かを判定する(ステップST51)。ステップST51が肯定されると、基準画像G1および参照画像G2の画像データのすべてのデータを、3次元データの算出のために使用する演算方式(第1の演算方式とする)に決定し(ステップST52)、処理を終了する。
First, the calculation
ステップST51が否定されると、撮像部21A,21Bの出力形式が、インターレース出力であるか否かを判定する(ステップST53)。ステップST53が肯定されると、基準画像G1および参照画像G2の画像データの奇数フィールドまたは偶数フィールドのみのデータを、3次元データの算出のために使用する演算方式(第2の演算方式とする)に決定し(ステップST54)、処理を終了する。
If step ST51 is negative, it is determined whether the output format of the
ステップST53が否定されると、画素混合出力およびインターレース出力のいずれの形式でもないことから、演算時間を短縮するために、データを間引いて3次元データを算出する演算方式に決定し(ステップST55)、処理を終了する。 If step ST53 is negative, neither the pixel mixed output nor the interlaced output is used, so in order to shorten the calculation time, a calculation method for thinning out data and calculating three-dimensional data is determined (step ST55). The process is terminated.
これにより、撮像部21A,21Bの出力形式に応じて、可能な限り測定精度および解像度が高い表示用の3次元データを生成することができる。
Thereby, according to the output format of
次いで、表示パラメータに応じた演算方式の決定の処理を第4の処理として説明する。図19は第2の実施形態において行われる演算方式決定の第4の処理を示すフローチャートである。なお、第4の処理は、一旦、上記第1の実施形態と同様に表示用の3次元データV0′を生成した後の、2回目以降の表示用の3次元データの生成時に行われる。 Next, the process of determining the calculation method according to the display parameter will be described as a fourth process. FIG. 19 is a flowchart showing a fourth process for determining the calculation method performed in the second embodiment. Note that the fourth processing is performed at the time of generating the display three-dimensional data for the second and subsequent times after generating the display three-dimensional data V0 ′ once as in the first embodiment.
まず、演算方式決定部31が、現在の表示パラメータを取得する(ステップST61)。そして、現在表示中の3次元データにより表される3次元画像において、メッシュモデルを構成する面のうち、表示されない面(すなわちオクルージョンとなる面)を検出する(ステップST62)。そして、メッシュを構成する各対応点から、表示されない面のみを構成する非表示対応点を検出する(ステップST63)。そして、演算方式決定部31が、非表示対応点を次回の3次元データ生成時におけるステレオマッチングの対象から除外し(ステップST64)、処理を終了する。
First, the calculation
これにより、モニタ20に表示される3次元形状についてのみ、ステレオマッチングが行われるため、演算量を低減でき、その結果、より高速に表示用の3次元データを生成することができる。
Thereby, since stereo matching is performed only for the three-dimensional shape displayed on the
なお、第2の実施形態においては、モニタ20の解像度、モニタ20の3次元画像の再生に要する速度、撮像部21A,21Bの出力形式、および表示パラメータのうちの少なくとも1つに応じて演算方式を決定するようにしてもよい。この場合、これらのいずれに応じて演算方式を決定するかについては、撮影者が入出力部37を用いて入力するものとしてもよいが、あらかじめステレオカメラにおいて設定しておくようにしてもよい。
In the second embodiment, a calculation method is selected according to at least one of the resolution of the
また、上記第1および第2の実施形態においては、3次元データ生成部30において、表示用および記録用の3次元データを生成しているが、図20に示す第3の実施形態によるステレオカメラ1Bのように、表示用の3次元データを生成する表示用3次元データ生成部32および記録用の3次元データを生成する記録用3次元データ生成部33を設けるようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the three-dimensional
また、上記第1および第2の実施形態においては、表示用および記録用の3次元データの生成後に、精度を向上するために、再帰的に3次元データを生成し直したり、3次元形状を整えるためのスムージング処理を行うようにしてもよい。なお、第2の実施形態においては、再帰的な3次元データの生成およびスムージング処理の実行の有無について、演算方式決定部31が決定するようにしてもよい。
In the first and second embodiments, after the generation of the display and recording three-dimensional data, the three-dimensional data is recursively regenerated or the three-dimensional shape is changed in order to improve accuracy. You may make it perform the smoothing process for adjusting. In the second embodiment, the calculation
また、上記第1および第2の実施形態においては、3次元画像ファイルに基準画像および参照画像の画像データを含めているが、基準画像の画像データのみを含めてもよい。また、3次元画像ファイルに基準画像および参照画像の画像データを含めることなく、3次元データのみを含めてもよい。 In the first and second embodiments, the image data of the standard image and the reference image are included in the three-dimensional image file. However, only the image data of the standard image may be included. Further, only the 3D data may be included in the 3D image file without including the image data of the standard image and the reference image.
また、上記第1および第2の実施形態においては、2つの撮像部21A,21Bを設け、2つの撮像部21A,21Bのそれぞれにより取得した画像から3次元データを生成しているが、3以上の撮像部を設け、取得された3以上の画像データから3次元データを生成するようにしてもよい。
In the first and second embodiments, two
なお、上記第1および第2の実施形態においては、本発明による3次元形状測定装置および3次元形状再生装置を撮像部21A,21Bを備えたステレオカメラに適用しているが、撮像部21A,21Bと3次元形状測定装置および3次元形状再生装置とを別個に設けるようにしてもよい。また、3次元形状測定装置および3次元形状再生装置を別個に設けるようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the three-dimensional shape measuring apparatus and the three-dimensional shape reproducing apparatus according to the present invention are applied to a stereo camera including the
以上、本発明の実施形態について説明したが、コンピュータを、上記の3次元データ生成部30に対応する手段として機能させ、図10,12,16〜19に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の1つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の1つである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the program which makes a computer function as a means corresponding to said three-dimensional
1,1A,1B ステレオカメラ
21A,21B 撮像部
30 3次元データ生成部
31 演算方式決定部
32 表示用3次元データ生成部
33 記録用3次元データ生成部
1, 1A,
Claims (14)
前記複数の画像データから、前記被写体の3次元形状を表す3次元データを生成する3次元データ生成手段であって、精度が異なる第1および第2の3次元データを生成する3次元データ生成手段とを備えたことを特徴とする3次元形状測定装置。 Image data acquisition means for acquiring a plurality of image data respectively representing a plurality of images acquired by photographing a subject from different positions;
3D data generating means for generating 3D data representing the 3D shape of the subject from the plurality of image data, wherein the 3D data generating means generates first and second 3D data having different accuracy. And a three-dimensional shape measuring apparatus.
前記3次元データ生成手段は、該決定された演算方法により前記第1の3次元データを生成する手段であることを特徴とする請求項1記載の3次元形状測定装置。 A calculation method determining means for determining a calculation method for generating the first three-dimensional data;
2. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional data generating means is means for generating the first three-dimensional data by the determined calculation method.
前記指定された表示パラメータにより前記第1の3次元データにより表される前記3次元形状を前記表示手段に表示する表示制御手段と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次元形状測定装置。 Parameter designation means for accepting designation of a display parameter of the three-dimensional shape when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on a display means;
4. The display control unit according to claim 1, further comprising a display control unit that displays the three-dimensional shape represented by the first three-dimensional data on the display unit according to the designated display parameter. 3. The three-dimensional shape measuring apparatus according to item 1.
前記表示パラメータに応じて前記第1の3次元データの演算方法を決定する演算方法決定手段とをさらに備え、
前記3次元データ生成手段は、該決定された演算方法により前記第1の3次元データを生成する手段であることを特徴とする請求項1記載の3次元形状測定装置。 Parameter designation means for accepting designation of a display parameter of the three-dimensional shape when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on a display means;
A calculation method determining means for determining a calculation method of the first three-dimensional data according to the display parameter;
2. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional data generating means is means for generating the first three-dimensional data by the determined calculation method.
前記表示パラメータに基づいて前記第2の3次元データにより表される3次元形状の画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする3次元形状再生装置。 Data acquisition means for acquiring the second three-dimensional data and the display parameter acquired by the three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of claims 4 to 7,
A three-dimensional shape reproducing apparatus comprising: display means for displaying an image having a three-dimensional shape represented by the second three-dimensional data based on the display parameter.
前記複数の画像データから、前記被写体の3次元形状を表す3次元データを生成するに際し、精度が異なる第1および第2の3次元データを生成することを特徴とする3次元形状測定方法。 Obtaining a plurality of image data respectively representing a plurality of images obtained by photographing the subject from different positions;
A three-dimensional shape measuring method characterized by generating first and second three-dimensional data with different accuracy when generating three-dimensional data representing a three-dimensional shape of the subject from the plurality of image data.
前記指定された表示パラメータにより前記第1の3次元データにより表される前記3次元形状を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項9記載の3次元形状測定方法。 When displaying on the display means the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data, designation of display parameters for the three-dimensional shape is accepted,
10. The three-dimensional shape measurement method according to claim 9, wherein the three-dimensional shape represented by the first three-dimensional data is displayed on the display means by the designated display parameter.
前記表示パラメータに基づいて前記第2の3次元データにより表される3次元形状を表示することを特徴とする3次元形状再生方法。 The second three-dimensional data and the display parameter acquired by the three-dimensional shape measurement method according to claim 10 are acquired,
A three-dimensional shape reproduction method, comprising: displaying a three-dimensional shape represented by the second three-dimensional data based on the display parameter.
前記複数の画像データから、前記被写体の3次元形状を表す3次元データを生成するに際し、精度が異なる第1および第2の3次元データを生成する手順とを有することを特徴とする3次元形状測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A procedure for acquiring a plurality of image data respectively representing a plurality of images acquired by photographing a subject from different positions;
A step of generating first and second three-dimensional data having different accuracy when generating three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the subject from the plurality of image data. A program for causing a computer to execute a measurement method.
前記指定された表示パラメータにより前記第1の3次元データにより表される前記3次元形状を前記表示手段に表示する手順とをさらに有することを特徴とする請求項12記載のプログラム。 A procedure for receiving designation of a display parameter of the three-dimensional shape when displaying the three-dimensional shape of the subject represented by the first three-dimensional data on a display unit;
13. The program according to claim 12, further comprising a step of displaying the three-dimensional shape represented by the first three-dimensional data on the display means by the designated display parameter.
前記表示パラメータに基づいて前記第2の3次元データにより表される3次元形状を表示する手順とを有することを特徴とする3次元形状再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A procedure for acquiring the second three-dimensional data and the display parameter acquired by the three-dimensional shape measurement method according to claim 10;
A program for causing a computer to execute a three-dimensional shape reproduction method, comprising: displaying a three-dimensional shape represented by the second three-dimensional data based on the display parameter.
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