JP2011257293A - 情報処理装置、プログラム、および情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元形状の測定精度の悪化を抑制する。
【解決手段】対象物への検出光の投光と撮像との第１の投光撮像条件において対象物の所定部分の撮像結果から特定される第１座標データと、第２の投光撮像条件において該所定部分の撮像結果から特定される第２座標データとを取得する取得手段と、第１座標データと、第２座標データとの空間配置関係の一致度に基づいて、第１座標データの各座標が、該所定部分の実際の三次元形状を表現した実座標であるか、該実座標以外の非実座標であるかを判別する判別手段とを備える。第１座標データと、第２座標データとは、第１の投光撮像条件と第２の投光撮像条件との既知の幾何学的な関係に基づいて所定の三次元座標系で表現されており、空間配置関係の一致度は、第１候補座標と、第２候補座標とについての空間配置関係によって算出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物の三次元形状を非接触で測定する情報処理技術に関する。

対象物の三次元形状を非接触で測定する装置として、例えば、対象物に投光される検出光の対象物表面からの反射光を撮像素子を用いて受光し、三角測量の原理を用いて、撮像素子の各出力信号に基づいて対象物の三次元形状を生成する三次元測定機が知られている。

ところで、このような三次元測定機においては、例えば、対象物の表面に光沢がある場合などでは、対象物表面における検出光の多重反射の影響によって対象物の三次元形状の測定精度が悪化する場合がある。

特許文献１の三次元測定機は、周期的な縞模様状の検出光を投光する投光部と、該検出光が投光された対象物の画像を撮像する撮像部を備えており、先ず、三次元測定機と、対象物との空間的な関係を保った状態で、該縞模様の周期がそれぞれ異なった複数の検出光を対象物に投光し、各検出光に対する対象物の各画像情報、または該各画像情報を三次元化したときの各高さ情報の差異に基づいて対象物の多重反射部位を推定する。

次に、特許文献１の三次元測定機は、推定された多重反射部位に対しては、強度を低減させた多重反射部位用の検出光を投光して三次元形状の測定を行うことで多重反射による三次元形状の測定精度の悪化を抑制しようとしている。

また、特許文献２の三次元測定機は、レーザ光を投光する投光部と、該レーザ光の対象物からの反射光を受光する複数の撮像素子とを備えており、該複数の撮像素子は、投光部の両側にそれぞれ配置されている。

そして、特許文献２の三次元測定機は、投光部に対して一方に配置された撮像素子の出力信号と、投光部に対して他方に配置された撮像素子の出力信号とのそれぞれが、ノイズレベルであるか否かを判定する閾値を超えた段階で、出力の大きい方の撮像素子のデータを選択して対象物の三次元形状の測定に用いることによって検出光の多重反射による三次元形状の測定精度の悪化を抑制しようとしている。

このように、特許文献１および２にそれぞれ記載された三次元測定機は、三次元形状の生成に用いられる、撮像素子の各出力信号が多重反射に起因するノイズ成分をできるだけ含まないようにすることによって、三次元形状の測定精度の悪化を抑制しようとするものである。

特開２００８−３０９５５１号公報 特開２００３−１４８９２９号公報

しかしながら、特許文献１の三次元測定機には、例えば、対象物表面の反射率が想定よりも高い場合などでは、強度を低減させた多重反射部位用の検出光を使用したとしても、該検出光を受光した撮像素子の各出力信号には多重反射によるノイズ成分がなお含まれる場合がある。

また、特許文献２の三次元測定機には、例えば、三次元測定機と、対象物との配置関係によっては、三次元測定に用いられる撮像素子の各出力信号に多重反射によるノイズ成分がなお含まれる場合がある。

このように、特許文献１および２の何れの三次元測定機においても、多重反射等に起因したノイズ成分を含んだ撮像素子の出力信号が三次元測定に用いられる場合があり、この場合には、三次元形状の測定精度が悪化するといった問題がある。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、三次元形状の生成に用いられる撮像素子の出力信号に、検出光の多重反射などに起因したノイズ成分が含まれている場合であっても、三次元形状の測定精度の悪化を抑制できる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、対象物への検出光の投光と前記対象物の撮像とを行う空間的な位置および姿勢の関係を投光撮像条件として、前記投光撮像条件が可変に設定可能な投光撮像系で取得した情報に基づいて、前記対象物の三次元形状を特定するための情報処理装置であって、第１の投光撮像条件において検出光が投光された対象物の所定部分の撮像結果から特定される第１座標データと、第２の投光撮像条件において検出光が投光された前記所定部分の撮像結果から特定される第２座標データと、を取得する取得手段と、前記第１座標データと、前記第２座標データとの空間配置関係の一致度に基づいて、前記第１座標データの各座標が、前記所定部分の実際の三次元形状を表現した実座標であるか、該実座標以外の非実座標であるかを判別する判別手段と、を備え、(ａ)前記第１座標データと、前記第２座標データとは、前記第１の投光撮像条件と前記第２の投光撮像条件との既知の幾何学的な関係に基づいて所定の三次元座標系で表現されており、(ｂ)前記第１座標データは、前記所定部分の複数の点のそれぞれについて１以上の第１候補座標によって表現されているとともに、(ｃ)前記第２座標データは、前記所定部分の複数の点のそれぞれについて１以上の第２候補座標によって表現されており、(ｄ)前記空間配置関係の一致度は、前記第１候補座標と、前記第２候補座標とについての空間配置関係に基づいて算出されることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載された情報処理装置であって、前記判別手段は、前記第１候補座標と、前記第２候補座標との空間的距離に基づいて前記一致度を算出することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載された情報処理装置であって、前記判別手段は、前記第１候補座標における前記第１座標データが表現する三次元形状の面の向きと、前記第２候補座標における前記第２座標データが表現する三次元形状の面の向きとに基づいて前記一致度を算出することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、前記判別手段は、各点にそれぞれ対応する前記第１候補座標が複数である前記対象物の所定部分の各点毎に、該複数の第１候補座標のうち１つを前記実座標であると判別するとともに、他の第１候補座標を前記非実座標であると判別することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、前記判別手段は、前記第１座標データの空間的分布状態に基づいて該第１座標データを複数のグループに分割し、分割された各グループ毎に、グループの各候補座標が全て前記実座標であるか、全て前記非実座標であるかを判別することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、前記投光は、光走査による投光を含んでおり、前記複数の第１候補座標が、前記投光撮像系の撮像手段における時間的な受光分布変動に基づいて特定されることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、前記複数の第１候補座標が、前記投光撮像系の撮像手段における空間的な受光分布変動に基づいて特定されることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、情報処理システムであって、請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置と、前記対象物に検出光を投光する投光手段と、前記検出光が投光された前記対象物を撮像する撮像手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項９の発明は、プログラムであって、情報処理装置に搭載されたコンピュータにおいて実行されることにより、当該情報処理装置を請求項１ないし請求項７のいずれか１つの請求項に記載の情報処理装置として機能させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、それぞれ異なる投光撮像条件で取得された対象物の所定部分の撮像結果から特定され、該異なる投光撮像条件間の既知の幾何学的な関係に基づいて所定の三次元座標系で表現された第１座標データと、第２座標データとの空間配置関係の一致度に基づいて、第１座標データのうち対象物の実際の三次元形状を表現した実座標と、該実座標以外の非実座標とが判別されるので、三次元形状の生成に用いられる撮像素子の出力信号に検出光の多重反射などに起因したノイズ成分が含まれている場合であっても、三次元形状の測定精度の悪化を抑制することができる。

実施形態に係る情報処理システムの構成例の外観を示す図である。 実施形態に係る情報処理システムの機能構成の１例を示す図である。 三次元測定機の基本的な内部構成の１例を示す模式図である。 時間重心法による三次元測定における対象物の１の点に対応した複数の原三次元座標の１例を説明する図である。 図４の複数の原三次元座標に対応した画像信号の１例を説明する図である。 空間重心法による三次元測定における対象物の１の点に対応した複数の原三次元座標の１例を説明する図である。 図６の複数の原三次元座標に対応した画像信号の１例を説明する図である。 空間重心法による三次元測定における画像信号の信号ノイズの１例を説明する図である。 第１座標データの１例を示す模式図である。 第２座標データの１例を示す模式図である。 対象物の１の点に対応した複数の候補座標についての判別手法の１例を説明する模式図である。 対象物の１の点に対応した複数の候補座標についての判別手法の１例を説明する模式図である。 複数の候補座標から成るグループ単位での判別手法の１例を説明する模式図である。 実座標と非実座標との判別手法の他の手法例を説明する模式図である。 実施形態に係る情報処理システムの動作フローの１例を示す図である。 図１５の第１実座標データの生成処理Ａの動作フローの１例を示す図である。 図１６の処理１の動作フローの１例を示す図である。 図１７（図２１）の処理２（処理５）の動作フローの１例を示す図である。 図１７の処理３の動作フローの１例を示す図である。 図１５の第１実座標データの生成処理Ｂの動作フローの１例を示す図である。 図２０の処理４の動作フローの１例を示す図である。 図２１の処理６の動作フローの１例を示す図である。

＜実施形態について：＞
＜Ａ．情報処理システム１００Ａの構成ついて：＞
図１は、実施形態に係る情報処理システム１００Ａが対象物３の三次元形状を測定する場合を例として、情報処理システム１００Ａの構成例の外観を示す図であり、図１に示されるように、情報処理システム１００Ａは、情報処理装置２００Ａ、三次元測定機２を主に備えて構成されている。

情報処理システム１００Ａは、三次元測定機２が複数の方向から対物３の略同一部分を撮像した撮像結果を情報処理装置２００Ａで処理することによって、該部分の実際の三次元形状を表現した第１実座標データ３１ａ（図２）および第２実座標データ３１ｂ（図２）を生成する。

三次元測定機２は、投光部２１から対象物３に検出光を投光し、対象物３からの該検出光の反射光を受光部２５で撮像した撮像結果に基づいて、対象物３の三次元形状を非接触で測定する装置である。

該測定の結果、三次元測定機２は、複数の三次元座標の集合（本願において「三次元座標データ」とも称する）を対象物３の三次元形状に応じて生成する。

対象物３の表面３ａで検出光が１回だけ反射した反射光が、受光部２５に入射した場合には、三次元測定機２は、該入射光を光電変換した信号に基づいて、通常、対象物３の実際の三次元形状を表現した三次元座標（本願において「実座標」とも称する）を生成することができる。

一方、表面３ａなどを経て検出光が複数回の反射（本願において「多重反射」とも称する）をした後、受光部２５に入射した場合などでは、三次元測定機２は、通常、実座標を生成できず、実座標以外の三次元座標（本願において「非実座標」とも称する）を生成する。

また、情報処理システム１００Ａにおいて、三次元測定機２は、対象物３に対して種々の位置および姿勢から対象物３の三次元形状を測定する。なお、三次元測定機２の内部構成および信号処理等については、後述する。

図１の例では、三次元測定機２は、三次元測定機２の位置および姿勢を定める配置１ａにおいて、不図示の検出光が投光された対象物３の表面３ａのうち撮影画角３４ａに内包された対象部分を撮像し、撮像結果から第１原座標データ２９ａを生成している。

第１原座標データ２９ａは、該対象部分の各点に対応した三次元座標データであり、配置１ａにおける三次元測定機２を基準とした所定の三次元座標系で表現されている。

また、第１原座標データ２９ａは、該各点のそれぞれに対して１以上の三次元座標が対応した三次元座標データでもあり、これらの三次元座標は、実座標であるか、非実座標であるかのどちらかである。

また、図１の例では、三次元測定機２は、配置１ｂにおいて、不図示の検出光が投光された対象物３の表面３ａのうち撮影画角３４ｂに内包された対象部分を撮像し、撮像結果から第２原座標データ２９ｂを生成している。

第２原座標データ２９ｂは、該対象部分の各点に対応した三次元座標データであり、配置１ｂにおける三次元測定機２を基準とした所定の三次元座標系で表現されている。

また、第２原座標データ２９ｂは、該各点のそれぞれに対して１以上の三次元座標が対応した三次元座標データでもあり、これらの三次元座標は、実座標であるか、非実座標であるかのどちらかである。

ここで、表面３ａのうち撮影画角３４ａおよび３４ｂにそれぞれ内包された部分は、略同じ部分である。従って、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂは、表面３ａ上の略同一部分を、異なる方向からそれぞれ測定して得られた三次元座標データである。

なお、表面３ａのうち撮影画角３４ａに内包された部分と、表面３ａのうち撮影画角３４ｂに内包された部分とは、例えば、相互に一部分のみが重なっていたとしても、該重なり部分について本発明が適用できるので、本発明の有用性を損なうものではない。

三次元測定機２によって生成された第１原座標データ２９ａと第２原座標データ２９ｂとは、情報処理装置２００Ａに供給される。

情報処理装置２００Ａは、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂに基づいて、第１実座標データ３１ａ（図２）および第２実座標データ３１ｂ（図２）を生成する。

第１実座標データ３１ａは、第１原座標データ２９ａのうちの各実座標の集合であり、第１実座標データ３１ａは、第２原座標データ２９ｂのうちの各実座標の集合である。

◎三次元測定機２の構成について：
図２は、実施形態に係る情報処理システム１００Ａの機能構成の１例を示すブロック図である。また、図３は三次元測定機２の基本的な内部構成を示す模式図である。

図２および図３に示されるように、三次元測定機２は、制御部１５、投光部２１、受光部２５、および三次元化部１４を主に備えて構成される。

制御部１５は、ＣＰＵで所定のプログラムを実行することなどによって実現されており、情報処理装置２００Ａからの制御信号に基づいて投光部２１、受光部２５、および三次元化部１４の動作を制御する。

投光部２１は、レーザ光を発生するレーザ光源２２と、該レーザ光をスリットレーザ光４に変換し、検出光として投光窓に導く投光光学系２３と、回転軸を中心として矢印Ｒ１（図３）で示される方向に面回転するガルバノミラー２４とを主に備えて構成される。

スリットレーザ光４は、ガルバノミラー２４の回転により走査される走査方向（図３の矢印Ｙ１により示される方向）に所定の幅を有するとともに、該走査方向に略直交する方向に所定の放射角度θで拡がる平面状の光である。

受光部２５は、反射光１０が入射される受光光学系２６と、受光光学系２６の光路上に配置される撮像素子２７とを主に備えて構成される。

受光光学系２６は、合焦位置の前後に所定の測定奥行を持っており、該測定奥行きに存在する対象物３Ａから反射されるスリットレーザ光４の反射光の像３ｉを撮像素子２７に結像する。

撮像素子２７は、例えば、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４画素）サイズの有効画素数を持つＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される撮像素子である。

撮像素子２７は、撮像素子２７に設けられた各撮像素子にそれぞれ入射する反射光１０の強度にそれぞれ応じた画像信号を、三次元化部１４（図２）へと供給する。なお、三次元化部１４は、例えば、ＣＰＵで所定のプログラムを実行することなどによって実現される。

三次元形状の測定動作においては、先ず、投光部２１からは、対象物３Ａに向けて所定のガルバノ回転角でガルバノミラー２４を回転させつつ、順次スリットレーザ光４（４ａ、４ｂ、および４ｃ）が投光される。

かかる投光は、対象物３Ａの全域を走査するように行われる。このときの反射光１０は、受光光学系２６を介して撮像素子２７によって撮像される。

撮像素子２７で撮像される画像２８は、対象物３Ａの立体形状に応じたスリット像５（５ａ、５ｂ、および５ｃ）を含むものとなり、三次元化部１４に供給される。

三次元化部１４は、先ず、画像２８に基づいてスリットレーザ光４ａ、４ｂ、および４ｃの投光角と、撮像素子２７の受光エリアにおけるスリット像５ａ、５ｂ、および５ｃの位置とを検出する。

次に、三次元化部１４は、検出した情報を、投光部２１と受光部２５間の基線長、および受光光学系２６の焦点距離などの既知の三次元化パラメータを用いて三角測量の原理で変換することによって、対象物３Ａの三次元形状を三次元測定機２を基準とした所定の三次元座標系で表現した三次元座標データを取得する。

本実施形態に係る情報処理システム１００Ａにおいては、図１に示されるように三次元測定機２は配置１ａおよび１ｂにおいて第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂをそれぞれ取得し、情報処理装置２００Ａの取得部１６（図２）へと供給する。

また、対象物として、図３では説明を容易にするために円柱体の対象物３Ａを例示しているが、実際には、通常、例えば、光沢を有する素材が図１の対象物３に示されたような多重反射を生じやすい形状に成形されたプレス品、金型などが対象物として採用される。

三次元測定機としては、三次元測定機２のようにスリット光を検出光として用いる光切断法を採用するものの他に、例えば、パターン光を検出光として用いたパターン投影法その他の各種検出光を用いた他の測定方法を用いたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、検出光を生成する光源としては、レーザ光源２２の他、ハロゲンランプやディスチャージランプなどの各種光源が採用され得る。

また、スリット光としては、ビーム光を一次元走査することによって生ずる見かけ上のスリット光を採用してもよく、また、スリット光に代えてビーム光を採用し、ビーム光が投光される対象物状の各点ごとに三次元測定を行ってもよい。

なお、上述したように、情報処理システム１００Ａにおいては、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂは、三次元測定機２に設けられた三次元化部１４によって取得されているが、例えば、情報処理装置２００Ａに設けられた三次元化部１４によって取得されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、図１の情報処理システム１００Ａでは、１台の三次元測定機２が、それぞれ異なる配置１ａおよび１ｂに設置されて対象物３を測定しているが、対象物３への検出光の投光と対象物３の撮像とを行う空間的な位置および姿勢の関係を投光撮像条件として、該投光撮像条件が可変に設定可能な投光撮像系によって、相互に異なる投光撮像条件で第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂがそれぞれ取得できれば、本発明の有用性を損なうものではない。

具体的には、例えば、２台の三次元測定機を配置１ａおよび１ｂにそれぞれ設置して対象物３を測定することにより第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂを取得する構成が採用されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、予め、対象物３の周囲に多くの投光系および受光系を配置しておき、これらの投光系および受光系の中から、１の投光系および１の受光系からなる投光撮像系と、他の１の投光系および他の１の受光系からなる投光撮像系とをそれぞれ選択して用いたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、１つの投光部を挟んで位置する２つの受光部を有する三次元測定機、または１つの受光部を挟んで位置する２つの投光部を有する三次元測定機などのように、三次元測定機の配置を変更することなく、相互に異なる投光撮像条件を実現可能な構成を備えた三次元測定機が採用されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

◎三次元測定機２の信号処理について：
次に、三次元測定機２が生成する三次元座標データについて説明する。三次元測定機２は、三次元測定方法として、「時間重心法」および「空間重心法」とそれぞれ称される各手法を採用することができる。

○時間重心法について：
図４は、時間重心法による三次元測定における対象物３上の１の点６Ｆ２に対応した複数の原三次元座標１８ａおよび１８ｂの１例を説明する図であり、図５は、図４の複数の原三次元座標１８ａおよび１８ｂに対応した画像信号４０ａの１例を説明する図である。

図４に示されるように、スリットレーザ光４ｄおよび４ｅは、投光部２１から表面３ａ上の点６Ｆ１および６Ｆ２にそれぞれ投光され、矢印Ｙ１の方向に走査されている。

なお、図４その他の本願の各図面においては、説明を簡単にするための座標軸が必要に応じて適宜付されている。

スリットレーザ光４ｄは、時刻ｔ１（図５）に投光部２１から投光されて、先ず、点６Ｆ１上で反射光１０ｂとして反射され、さらに点６Ｆ２上で反射光１０ｃとして反射される。

反射光１０ｃは、受光光学系２６によって撮像素子２７の所定の受光素子３２ａを通る線分上に結像されている。

また、スリットレーザ光４ｅは、時刻ｔ２（図５）に投光部２１から投光されて、点６Ｆ２上で反射光１０ａとして反射され、受光光学系２６によって受光素子３２ａを通る線分上に結像されている。

なお、スリットレーザ光４ｄおよび４ｅと、反射光１０ａ〜１０ｃとは、Ｙ軸方向に広がった薄板状の形状を有しているが、図４においては説明を簡単にするため、点６Ｆ１、６Ｆ２、および受光素子３２ａを通りＸＺ平面に平行な所定の平面によって対象物３とともに切断されて表示されている。

また、反射光１０ａおよび１０ｃは、同一の光路を通り重なっているが、図４においては、理解を容易にするために相互にずらして表示している。

このように、受光素子３２ａには、表面３ａで１回だけ反射した反射光１０ａと、表面３ａで多重反射した反射光１０ｃとが入射している。

この場合、スリットレーザ光の走査に応じた受光素子３２ａが出力する信号の時間的な変動は、受光素子３２ａにおける時間的な受光分布変動に対応しており、例えば、図５に例示される画像信号４０ａとなる。

図５では、画像信号４０ａは、各時刻ｔと、各時刻ｔにおいて受光素子３２ａがそれぞれ出力する信号の各信号値とがそれぞれ対応づけられて表示されている。図５に示されるように、画像信号４０ａは、反射光１０ｃが受光素子３２ａに入射する時刻ｔ１と、反射光１０ａが受光素子３２ａに入射する時刻ｔ２とにおいて所定の閾値よりも大きなピーク値をそれぞれ示している。

三次元化部１４（図２）は、例えば、画像信号４０ａのピーク部分に対して重心演算などを行うことによって、時間軸ｔ１およびｔ２を特定することができる。

特定された時刻ｔ１およびｔ２と、スリットレーザ光の走査の角速度などによって、スリットレーザ光４ｄおよび４ｅの三次元測定機２を基準とした所定の三次元座標系（「測定機座標系」とも称する）における平面方程式が特定される。また、仮想スリットレーザ光１７ａ（図４）は、スリットレーザ光４ｄが延長された仮想のスリットレーザ光である。

受光素子３２ａを通るカメラ視線４５ａは、反射光１０ａおよび１０ｃと同一光路のカメラ視線であり、受光光学系２６の主点等の光学中心を経て、点６Ｆ２を通り、点６Ｆ３において仮想スリットレーザ光１７ａと交差する。

また、カメラ視線４５ａの測定機座標系における直線方程式は、受光素子３２ａの撮像素子２７上での画素座標と、受光光学系２６の光学中心の位置情報とから特定することができる。

三次元化部１４は、特定されたスリットレーザ光４ｅの平面方程式と、カメラ視線４５ａの直線方程式とに基づいて、スリットレーザ光４ｅと、カメラ視線４５ａとの交点である表面３ａ上の点６Ｆ２の三次元座標を原三次元座標１８ａとして取得する。なお、原三次元座標１８ａは、測定機座標系で表現されている。

また、三次元化部１４は、同様にして、仮想スリットレーザ光１７ａとカメラ視線４５ａとの交点である対象物３の内部の点６Ｆ３についての原三次元座標１８ｂを取得する。

なお、画像信号４０ａにおいて、所定の閾値を超える信号値のピーク値が例えば１つしか求められなかった場合には、１つの原三次元座標のみが取得される。また、図４および図５を用いて説明した上述の手法は、「時間重心法」とも称される。

○空間重心法について：
図６は、空間重心法による三次元測定における対象物３上の１の点６Ｇ１に対応した複数の原三次元座標１８ｃおよび１８ｄの１例を説明する図であり、図７は、図６の複数の原三次元座標１８ｃおよび１８ｄに対応した画像信号４０ｂの１例を説明する図である。

図６に示されるように、スリットレーザ光４ｆは、投光部２１から表面３ａ上の点６Ｇ１に所定の投射角度で投光されている。また、スリットレーザ光４ｇは、スリットレーザ光４ｆと同一のスリットレーザ光を説明の便宜上、別名として表示したものである。

スリットレーザ光４ｆは、投光部２１から投光されて、点６Ｇ１を通るＹ軸方向の線分上で反射光１０ｄとして反射され、受光光学系２６によって受光素子３２ｃを通るＹ軸方向の線分上に結像されている。

また、スリットレーザ光４ｇは、投光部２１から投光されて、先ず、点６Ｇ１を通るＹ軸方向の線分上で反射光１０ｅとして反射され、さらに表面３ａ上の点６Ｇ２を通るＹ軸方向の線分上で反射光１０ｆとして反射される。

反射光１０ｆは、受光光学系２６によって撮像素子２７の受光素子３２ｂを通るＹ軸方向の線分上に結像されている。

なお、スリットレーザ光４ｆ（４ｇ）と、反射光１０ｄ〜１０ｆとは、Ｙ軸方向に広がった薄板状の形状を有しているが、図４での表示と同様に、点６Ｇ１、点６Ｇ２、および受光素子３２ｂおよび３２ｃを通りＸＺ平面に平行な所定の平面によって対象物３とともに切断されて表示されている。

このように、受光素子３２ｃには、表面３ａで１回だけ反射した反射光１０ｄが入射し、受光素子３２ｂには、表面３ａで多重反射した反射光１０ｆが入射している。

この場合、受光素子３２ｂおよび３２ｃを結ぶ撮像素子２７上の線分４１上の複数の受光素子にわたる出力信号は、線分４１上の空間的な受光分布状態に対応しており、例えば、図７に例示される画像信号４０ｂとなる。

図７においては、画像信号４０ｂは、線分４１上の複数の各受光素子の画素座標に、各受光素子が出力する信号の各信号値がそれぞれ対応づけられて示されている。

画像信号４０ｂは、受光素子３２ｂの画素座標３３ｂと、受光素子３２ｃの画素座標３３ｃとにおいてそれぞれ所定の閾値よりも大きなピーク値を示している。

三次元化部１４（図２）は、例えば、画像信号４０ｂのピーク部分に対して重心演算などを行うことによって、画素座標３３ｂおよび３３ｃを特定することができる。

スリットレーザ光４ｆ（４ｇ）は、所定の投射角度で投光されており、スリットレーザ光４ｆ（４ｇ）の測定機座標系における平面方程式は該投射角度によって特定される。

また、仮想スリットレーザ光１７ｂ（図６）は、スリットレーザ光４ｇが延長された仮想のスリットレーザ光である。

受光素子３２ｂを通るカメラ視線４５ｂは、反射光１０ｆと同一光路のカメラ視線であり、受光光学系２６の主点等の光学中心を経て、表面３ａ上の点６Ｇ２を通り、対象物３の内部の点６Ｇ３において仮想スリットレーザ光１７ｂと交差する。

また、受光素子３２ｃを通るカメラ視線４５ｃは、反射光１０ｄと同一光路のカメラ視線であり、受光光学系２６の主点等の光学中心を経て、表面３ａ上の点６Ｇ１においてスリットレーザ光４ｆと交差する。

また、カメラ視線４５ｂおよび４５ｃの測定機座標系における直線方程式は、画素座標３３ｂおよび３３ｃと、受光光学系２６の光学中心の位置情報とから特定することができる。

三次元化部１４は、特定されたスリットレーザ光４ｆの平面方程式と、カメラ視線４５ｃの直線方程式とに基づいて、スリットレーザ光４ｆと、カメラ視線４５ｃとの交点である表面３ａ上の点６Ｇ１の三次元座標を原三次元座標１８ｃとして取得する。なお、原三次元座標１８ｃは、測定機座標系で表現されている。

また、三次元化部１４は、同様にして、仮想スリットレーザ光１７ｂとカメラ視線４５ｂとの交点である対象物３の内部の点６Ｇ３についての原三次元座標１８ｄを取得する。

なお、画像信号４０ｂにおいて、所定の閾値を超える信号値のピーク値が例えば１つしか求められなかった場合には、１つの原三次元座標のみが取得される。また、図６および図７を用いて説明した上述の手法は、「時間重心法」とも称される。

また、図８は、空間重心法による三次元測定における画像信号４０ｃの信号ノイズの１例を説明する図である。

図８に示されるように、画像信号４０ｃは、スリットレーザ光が表面３ａで１回反射して入射した受光素子の画素座標３３ｅにおいて所定の閾値以上のピーク値を示すとともに、所定の画素に対応した画素座標３３ｄにおいて所定の閾値以上のピーク値を示す。

画素座標３３ｄに対する画像信号４０ｃのピークは、撮像素子２７またはその後段の信号処理過程などにおける各種ノイズによって生じたものである。

このように空間重心法における所定の閾値を超えるノイズを含んだ画像信号４０ｃに対しては、画像信号４０ｂと同様に、対象物３の表面３ａ上の１の点に対して、通常、複数の原三次元座標が取得される。

また、時間重心法における画像信号においても、ノイズによる信号のピーク値が所定の閾値を超える場合などには、対象物３の表面３ａ上の１の点に対して、通常、複数の原三次元座標が取得される。

なお、図４〜図８に示される例では、対象物３の表面３ａ上の所定部分における１の点に対応する候補座標は２つであるが、４０ａなどの画像信号においてピークの信号レベルが所定閾値を超える部分が３以上あることに起因して、１の点に対応する候補座標が３以上であったとしても本発明の有用性を損なうものではない。

従って、既述したように、対象物３の表面３ａ上の所定部分における１の点に対応する候補座標は１つのみである場合もあることから、対象物３の表面３ａ上の所定部分における１の点には、１以上の候補座標が対応することとなる。また、該所定部分における１の点に対応する複数の候補座標は、通常、１つの実座標と、他の非実座標とによって構成される。

なお、三次元測定機２は、配置１ａで撮像した対象物３の表面３ａの所定部分の各点の撮像結果に対して、上述した時間重心法または空間重心法を適用することによって、原三次元座標の集合である第１原座標データ２９ａを取得する。

同様に、三次元測定機２は、配置１ｂで撮像した表面３ａの所定部分の各点の撮像結果に対して、上述した時間重心法または空間重心法を適用することによって、原三次元座標の集合である第２原座標データ２９ｂを取得する。

従って、第１原座標データ２９ａは、該所定部分の複数の点のそれぞれについて、１以上の原三次元座標によって表現されており、および第２原座標データ２９ｂも、該所定部分の複数の点のそれぞれについて、１以上の原三次元座標によって表現されている。

◎情報処理装置２００Ａの構成について：
次に、情報処理装置２００Ａの構成について説明する。

図２に示されるように、情報処理装置２００Ａは、取得部１６、判別部１２、記憶部１３、各種外部装置との不図示の入出力インタフェース、および該インタフェースを介して三次元測定機２の動作を制御する不図示の制御部などを主に備えて構成されている。

○記憶部１３について：
記憶部１３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびハードディスク装置などによって構成される。

記憶部１３は、取得部１６および判別部１２などが実行するプログラムおよび制御情報などを記憶するとともに、取得部１６および判別部１２などのワークメモリとしても機能する。

また、記憶部１３には、三次元測定機２が配置される配置１ａおよび１ｂ間の既知の幾何学的な関係に基づいて、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂを所定の共通した三次元座標系にそれぞれ座標変換するための座標変換情報３６が記憶されている。

また、記憶部１３には、実座標と非実座標とを判別するための判別プログラム３７も記憶されており、判別プログラム３７は、判別部１２が採用する判別手法に応じて適宜切り替えられる。

○取得部１６について：
取得部１６は、配置１ａおよび１ｂのそれぞれにおける三次元測定機２からそれぞれ供給される第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂを、第１座標データ３０ａおよび第２座標データ３０ｂに変換して判別部１２へと供給する。

取得部１６は、座標変換部１１（図２）を主に備えて構成されており、該変換は、座標変換部１１が、記憶部１３に記憶された座標変換情報３６を用いて、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂのそれぞれの全部または一部の座標を座標変換することによって行われる。

従って、第１座標データ３０ａと、第２座標データ３０ｂとは、配置１ａにおける三次元測定機２、すなわち第１の投光撮像条件の三次元測定機２と、配置１ｂにおける三次元測定機２、すなわち第２の投光撮像条件との既知の幾何学的な関係に基づいて、所定の三次元座標系で表現されている。

また、第１座標データ３０ａは、第１原座標データ２９ａにおけるそれぞれの原三次元座標が座標変換されているので、第１座標データ３０ａは、対象物３の表面３ａの所定部分における複数の点のそれぞれについて、１以上の三次元座標（「第１候補座標」とも称する）によって表現されている。

同様に、第２座標データ３０ｂは、対象物３の表面３ａの所定部分における複数の点のそれぞれについて、１以上の三次元座標（「第２候補座標」とも称する）によって表現されている。

○判別部１２について：
判別部１２は、記憶部１３に記憶された判別プログラム３７を実行することによって第１座標データ３０ａと第２座標データ３０ｂとの各座標が、対象物３の表面３ａにおける所定部分の実際の三次元形状を表現した実座標であるか、該実座標以外の非実座標であるかを判別する。

判別プログラム３７は、第１座標データ３０ａと、第２座標データ３０ｂとの空間配置関係の一致度に基づいて、判別部１２が該判別処理を行うためのプログラムである。

なお、本願において「空間配置関係」とは、空間的な位置関係および空間的な姿勢関係のうち少なくとも一方の関係を意味する。

なお、図２に示される取得部１６および判別部１２などは、例えば、記憶部１３に記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することによって実現されるが、これらの機能部が、例えば、専用のハードウェア回路によって実現されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。

＜Ｂ．情報処理システム１００Ａの動作ついて：＞
以下に、情報処理システム１００Ａに係る動作フローを用いて、適宜説明のための図面を参照しつつ、情報処理システム１００Ａの動作について詳しく説明する。

ここでは、先ず、対象物３の表面３ａにおける所定部分の１の点に対応した複数の第１候補座標ごと、または個々の第１候補座標６ａごとに実座標と非実座標との判別を行うことによって、第１実座標データ３１ａを生成する生成処理Ａ（図１５のステップＳ１４Ａ）の動作フローについて説明する。

図１５は、実施形態に係る情報処理システム１００Ａの動作フローの１例を示す図である。また、図１６は、図１５の第１実座標データ３１ａの生成処理Ａ（ステップＳ１４Ａ）の動作フローの１例を示す図である。

また、図１７は、図１６の処理１（ステップＳ２２）の動作フローの１例を示す図であり、図１８は、図１７の処理２（ステップＳ３２）の動作フローの１例を示す図である。また、図１９は、図１７の処理３（ステップＳ３３）の動作フローの１例を示す図である。

情報処理システム１００Ａの動作においては、先ず、図１５に示されるように、三次元測定機２は、配置１ａ（図１）において対象物３の表面３ａにおける所定部分の三次元形状を測定し、第１原座標データ２９ａ（図１、図２）を取得する（ステップＳ１１）。

また、三次元測定機２は、配置１ｂ（図１）に配置され、対象物３の表面３ａにおける所定部分の三次元形状を測定し、第２原座標データ２９ｂ（図１、図２）を取得する（ステップＳ１２）。

取得された第１原座標データ２９ａおよび第１原座標データ２９ａは、情報処理装置２００Ａの取得部１６へと供給される。

取得部１６の座標変換部１１は、記憶部１３に記憶された座標変換情報３６を用いて第１原座標データ２９ａと第２原座標データ２９ｂとを所定の三次元座標系で表現された第１座標データ３０ａと第２座標データ３０ｂとにそれぞれ座標変換する（ステップＳ１３）。

図９および図１０は、ステップＳ１３で生成された第１座標データ３０ａおよび第２座標データ３０ｂのそれぞれの１例を示す模式図であり、図面に示された各種構成等のサイズ、形状等は、模式的なものである。

なお、第１座標データ３０ａおよび第２座標データ３０ｂは、後述する図１１に示されるように相互に重複して存在するが、図９と図１０とでは、説明を容易にするために、第１座標データ３０ａと第２座標データ３０ｂとを異なる図面に分けて表示している。

図９に示されるように配置１ａに配置された三次元測定機２は、対象物３の表面３ａのうち受光部２５の撮影画角３４ａに内包される所定領域について三次元測定を行っており、得られた第１原座標データ２９ａ（図１、図２）は、座標変換部１１によって、第１座標データ３０ａ（図２）へと座標変換されている。

図９の例では、第１座標データ３０ａは、図中上部の各点についての第１候補座標６ａ〜６ｅと、図中下部の各点についての第１候補座標７ａ〜７ｅによって構成されている。また、第１候補座標６ａ〜６ｅは、第１候補座標７ａ〜７ｅにそれぞれ対応しており、該対応毎に表面３ａ上の１の点に対応して、２つの第１候補座標を構成している。

同様に、図１０に示された三次元測定機２は、配置１ｂに配置されており、対象物３の表面３ａのうち受光部２５の撮影画角３４ｂに内包される所定領域について三次元測定を行っている。該測定によって得られた第２原座標データ２９ｂ（図１、図２）は、座標変換部１１によって、第２座標データ３０ｂ（図２）へと座標変換されている。

図１０の例では、第２座標データ３０ｂは、図中上部の各点についての第２候補座標８ａ〜８ｅと、図中下部の各点についての第２候補座標９ａ〜９ｅによって構成されている。また、第２候補座標８ａ〜８ｅは、第２候補座標９ａ〜９ｅにそれぞれ対応しており、該対応毎に表面３ａ上の１の点に対応して、２つの第２候補座標を構成している。

図９および図１０において、第１候補座標６ａ〜６ｅと、第２候補座標８ａ〜８ｅとは、実座標であり、第１候補座標７ａ〜７ｅと、第２候補座標９ａ〜９ｅとは、非実座標である。

ここで、例えば、三次元測定機２が対象物３に対して複数の異なる投光撮像条件から対象物３の測定を行う場合には、１の投光撮像条件での撮像における複数の非実座標の分布と、他の投光撮像条件での撮像から得られた複数の非実座標の分布とは、通常、異なったものとなる。

一方、配置１ａについての実座標である第１候補座標６ａ〜６ｅの分布と、配置１ｂについての実座標である第２候補座標８ａ〜８ｅの分布とは、配置１ａと１ｂとの差異に関わらず、略一致した分布となる。

従って、第１座標データ３０ａと、第２座標データ３０ｂとの空間配置関係の一致度（類似性、整合性）に基づいて、第１座標データ３０ａの各第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを判別することができる。同様に、第２座標データ３０ｂの各第２候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを判別することもできる。

また、図９においては、第１候補座標６ａ〜６ｅがグループ４２ａに、第１候補座標７ａ〜７ｅがグループ４２ｂに、第１候補座標６ａ〜６ｃがグループ４２ｃに、第１候補座標６ｄ〜６ｅがグループ４２ｄに、それぞれ各座標群の空間的分布状態に基づいてグループ分けされている。これらのグループ分けは、後述するグループ単位での実座標と、非実座標との判別のために行われている。

なお、第１座標データ３０ａと第２座標データ３０ｂとは、第１原座標データ２９ａおよび第２原座標データ２９ｂの全データを座標変換して生成されるだけでなく、一部のデータのみを座標変換することによって生成されたとしても、本発明の有用性を損なうものではない。

図１５の動作フローに戻って、第１座標データ３０ａと第２座標データ３０ｂとが取得されると、判別部１２によって第１実座標データ３１ａの生成処理Ａが開始され（ステップＳ１４Ａ）、処理は、図１６のステップＳ２１に移される。

なお、図１５に示されるステップＳ１４Ａは、例えば、図９に示される第１候補座標６ａのように各第１候補座標単独での実座標であるか非実座標であるかの判別処理、または、第１候補座標６ａおよび７ａのように、対象物上の１の点に対応した複数の第１候補座標ごとでの該判別処理による第１実座標データ３１ａの生成処理に係る処理フローである。

また、図１５に示されるステップＳ１４Ｂは、例えば、図９に示されたグループ４２ａ〜４２ｄなどの各グループ単位での実座標であるか非実座標であるかの判別処理による第１実座標データ３１ａの生成処理に係る処理フローである。

ステップＳ１４Ａと、ステップＳ１４Ｂとは、それぞれ異なる判別プログラム３７を判別部１２が実行することによって行われ、何れの処理ステップが実行されるかは、例えば、不図示の操作部から情報処理システム１００Ａの操作者が行う設定などによって決定される。

図１６のステップＳ２１において、判別部１２は、第１座標データ３０ａのうち対象物３の所定部分の１の点に対応した１以上の第１候補座標を選択する。

なお、該選択は、例えば、第１原座標データ２９ａが時間重心法によって生成される場合には、撮像素子２７の各受光素子と、各受光素子についての画像信号４０ａ（図４）上の各ピークの時刻についての原三次元座標のそれぞれとを対応づけて記憶部１３に記憶しておくことなどによって容易に行うことができる。

また、第１原座標データ２９ａが空間重心法によって生成される場合には、該選択は、スリット光の投射角度と、線分４１（図６）に相当する各線分との組み合わせ毎に、該組み合わせと、画像信号４０ｂ上の各ピーク値を与える画素座標についての原三次元座標のそれぞれとを対応づけて記憶部１３に記憶しておくことなどによって容易に行うことができる。

○処理１について：
次に、判別部１２は、選択した１以上の第１候補座標の各座標が、実座標であるか、非実座標であるかを判別する処理１を開始する（ステップＳ２２）。処理１が開始されると、処理は、図１７のステップＳ３１に移され、判別部１２は、選択した第１候補座標の個数が１つであるか否かを判定する。

ステップＳ３１での判定の結果、第１候補座標の個数が１つであれば、判別部１２は、選択した１つの第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかの判別する処理２を開始し（ステップＳ３２）、処理は、図１８のステップＳ４１に移される。

また、ステップＳ３１での判定の結果、第１候補座標の個数が複数であれば、判別部１２は、選択した複数の第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかの判別する処理３を開始し（ステップＳ３３）、処理は、図１９のステップＳ５１に移される。

ここで、図１１および図１２は、対象物の１の点に対応した複数の第１候補座標についての判別手法（すなわち、処理３）の１例をそれぞれ説明する模式図である。また、図１１および図１２は、処理２の説明においても参照される。

○処理２について：
先ず、処理２について図１８の動作フローを、図１１を適宜参照しつつ説明する。

処理が図１８のステップＳ４１に移されると、判別部１２は、選択した１つの第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在する否かを判定する。

図１１は、図９に示された複数の第１候補座標６ａ〜６ｅおよび７ａ〜７ｅと、図１０に示された第２候補座標８ａ〜８ｅおよび９ａ〜９ｅとが、１つの図に示されている。

なお、図１１において、視認性を高めるために、第１候補座標６ａ〜６ｅは表面３ａの＋Ｚ側に位置し、第２候補座標８ａ〜８ｅは表面３ａの−Ｚ側に位置するように表示されているが、実際には、それぞれ表面３ａ上に位置している。

図１１において、球４３ａは、第１候補座標６ａを中心とする所定の半径を有する球であり、球４３ａには、第２候補座標８ａが内包されている。また、球４３ｂは、第１候補座標７ａを中心とする所定の半径を有する球であり、球４３ｂには、何れの第２候補座標も内包されていない。

従って、選択された１つの第１候補座標と、各第２候補座標との空間的距離（単に、「距離」とも称する）に基づいて、該第１候補座標と各第２候補座標とについての空間配置関係の一致度を求めることによって、判別部１２は、該第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを判別することができる。

すなわち、判別部１２は、選択した第１候補座標から所定の距離範囲に第２候補座標が存在すれば、選択した第１候補座標が実座標であると判別する（ステップＳ４２）。

また、判別部１２は、選択した第１候補座標から所定の距離範囲に第２候補座標が存在しなければ、選択した第１候補座標が非実座標であると判別する（ステップＳ４３）。

また、例えば、第１候補座標を中心とする所定の半径の球に内包された第２候補座標の個数の多少、または密度の大小などに基づいて第１候補座標と各第２候補座標とについての空間配置関係の一致度を評価することにより該判別を行う判別手法を採用したとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、該判別手法として、判別部１２は、例えば、図１２を参照して後述する手法などを採用することができる。ここで、図１２における各第１候補座標と、各第２候補座標とは、図１１に示された候補座標と同一である。従って、第２候補座標８ｂは、第１候補座標６ｂの近傍の座標であり、また、第２候補座標９ｄは、第１候補座標７ｂの近傍の座標である。

図１２においては、法線４４ａは、第１候補座標６ｂとその近傍の複数の第１候補座標とによって定められる平面の法線であり、第１候補座標６ｂとその近傍の複数の第１候補座標との空間的な分布の傾きを表現する。

また、法線４４ｂ〜４４ｄは、第２候補座標８ｂ、第１候補座標７ｂ、および第２候補座標９ｄに対して法線４４ａと同様にそれぞれ定められる法線である。

図１２に示されるように、法線４４ａおよび４４ｂの向きは、ほぼ同じであり、法線４４ｃおよび４４ｄの向きは、大きく異なっている。従って、これらの法線間の向き差異を所定の閾値を用いて評価することによって第１座標データの注目データと、前記第２座標データの対応データとの空間配置関係の一致度を判定することができる。

判別部１２は、先ず、判別対象の１つの第１候補座標における第１座標データ３０ａが表現する三次元形状の面の向きと、各第２候補座標とにおける第２座標データ３０ｂが表現する三次元形状の面の向きとを求める。

次に、判別部１２は、求めた各法線に基づいて、該第１候補座標と各第２候補座標とについての空間配置関係の一致度を求めることによって、該第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを判別することができる。

このように、図１２を参照して上述した判別手法においては、注目した第１候補座標と、該第１候補座標に対して近傍にある第２候補座標とについての所定の法線方向に基づいて、すなわち、空間的な位置関係と空間的な姿勢関係との両方を評価している。

ここで、実座標についての該所定の法線方向と、非実座標についての該所定の法線方向とは、通常、異なったものとなるので、第１候補座標と第２候補座標とについての法線方向のみ、すなわち、空間的な姿勢関係のみに基づいて空間配置関係の一致度を判定したとしても、通常、実座標と非実座標とを適切に判別できるので、本発明の有用性を損なうものではない。

選択した１の第１候補座標についての判別（処理２）が終了すると、処理は、図１７の動作フローに戻されて処理１が終了され、処理は、さらに図１６のステップＳ２３へと戻される。

○処理３について：
次に、処理３について図１９の動作フローを説明する。

処理が図１９のステップＳ５１に移されると、判別部１２は、選択した複数の第１候補座標のうち１つの候補座標を選択する。

次に、判別部１２は、図１８のステップＳ４１と同様にして、選択した１つの第１候補座標から所定の距離範囲内に、第２候補座標が存在するか否かを判定する（ステップＳ５２）。

ステップＳ５２での判定の結果、選択した１つの第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在していれば、判別部１２は、選択した第１候補座標が実座標であると仮判別して該第２候補座標の個数を計数し（ステップＳ５３）、処理をステップＳ５４に移す。

ステップＳ５２での判定の結果、選択した１つの第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在していなければ、判別部１２は、直ちに処理をステップＳ５４に移す。

ステップＳ５４においては、判別部１２は、複数の第１候補座標の全てについて、ステップＳ５２での判定が終了しているかどうかを判定し（ステップＳ５４）、終了していれば処理をステップＳ５６へと移し、終了していなければ、処理をステップＳ５５に移す。

ステップＳ５５においては、判別部１２は、複数の第１候補座標のうち他の１の候補座標を選択し、ステップＳ５２〜Ｓ５４の処理を、繰り返す。

処理がステップＳ５６に移されると、判別部１２は、実座標であると仮判別された第１候補座標のうち、計数された第２候補座標の個数が最も多いものを実座標であると判別し、他の第１候補座標を非実座標であると判別する。

ここで、処理３について、図１１を用いて具体的に説明する。

図１１においてカメラ視線４５ｄは、撮像素子２７の所定の受光素子についてのカメラ視線であり、第１候補座標６ａと第１候補座標７ａとは、対象物３の所定部分の１の点に対応する複数の第１候補座標である。

既述したように図１１の第１候補座標６ａを中心とした所定半径をもつ球４３ａ内には、第２候補座標８ａが内包され、第１候補座標７ａを中心とした該所定半径をもつ球４３ｂ内には、何れの第２候補座標も内包されていない。

従って、第１候補座標６ａと第１候補座標７ａとを図１６のステップＳ２１において選択された１以上の第１候補座標として、処理３を適用すると、ステップＳ５６の開始時では、第１候補座標６ａは、実座標であると仮判別され、第１候補座標７ａは、非実座標であると仮判別されている。

そして、第１候補座標６ａから所定の距離範囲にある第２候補座標としては、第２候補座標８ａが１個の第２候補座標として計数されている。

従って、ステップＳ５６において、判別部１２は、所定部分の１の点に対応した複数の第１候補座標のうち、実座標であると仮判別された第１候補座標６ａを実座標であると判別し、第１候補座標６ａ以外の第１候補座標７ａを非実座標であると排他的に判別する。

また、同様に、図１２に示された第１、第２候補座標における近傍候補座標の三次元形状の面の向きを用いる手法も、処理３に適用され得る。

図１２においてカメラ視線４５ｅは、撮像素子２７の所定の受光素子についてのカメラ視線であり、第１候補座標６ｂと第１候補座標７ｂとは、対象物３の所定部分の１の点に対応する複数の第１候補座標である。また、第２候補座標８ｂおよび９ｄは、第１候補座標６ｂおよび７ｂの近傍の第２候補座標である。

従って、第１候補座標６ｂと第２候補座標８ｂとについての法線４４ａおよび４４ｂ間の向きの異同、および第１候補座標７ｂと第２候補座標９ｄとについての法線４４ｃおよび４４ｄ間の向きの異同を判定し、該判定結果に基づいて、第１候補座標６ｂおよび７ｂ間での排他的な実座標の判別を行うことができる。

前述した処理２のように、対象物３の所定部分の複数の第１候補座標のうち、１つの第１候補座標を選択し、選択された第１候補座標ごとに、該第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを判別したとしても、本発明の有用性を損なうものではない。

既述したように、対象物３の所定部分の１の点に対応する複数の第１候補座標は、通常、１つの実座標と、他の非実座標とによって構成される。

このため、処理３のように、対象物３の所定部分の１の点に対応する複数の第１候補座標を判別対象として、その１つの第１候補座標のみを実座標として判別し、他の第１候補座標をすべて非実座標であると判別すれば、例えば、非実座標が実座標であるなどと誤判別される可能性を処理２よりもさらに低減することができる。

図１９に戻って、処理３のステップＳ５６の処理が終了すると、処理は、図１７の動作フローに戻されて処理１が終了され、処理は、さらに図１６のステップＳ２３へと戻される。

図１６のステップＳ２３に処理が戻されると、判別部１２は、対象物３の表面３ａの所定部分の全ての点についてステップＳ２２の処理１が終了したか否かを判定する。

ステップＳ２３での判定の結果、該所定部分の全ての点について処理が終了していなければ、判別部１２は、該所定部分の他の１の点に対応した複数の第１候補座標を選択し（ステップＳ２４）、処理をステップＳ２２に戻して、新たに処理１を行う。

また、ステップＳ２３での該判定の結果、該所定部分の全ての点について処理が終了していれば、該所定部分に係る全ての第１候補座標のうち全ての実座標から構成された第１実座標データ３１ａ（図２）の生成処理Ａが終了しているので、判別部１２は、処理を図１５のステップＳ１５に戻す。

処理が図１５のステップＳ１５に戻されると、判別部１２は、生成された第１実座標データ３１ａを記憶部１３に記憶して図１５の動作フローを終了する。

以上に図１５〜図１９を用いて、第１実座標データ３１ａの生成処理Ａについて説明したが、情報処理装置２００Ａは、同様の処理によって第２実座標データ３１ｂ（図２）の生成および記憶をも行う。

次に、対象物３の表面３ａにおける所定部分に対応した全ての第１候補座標を所定の基準に基づいて複数のグループに分割し、各グループに属する全ての第１候補座標が実座標であるか非実座標であるかを判別することによって、第１実座標データ３１ａを生成する生成処理Ｂ（図１５のステップＳ１４Ｂ）の動作フローについて説明する。

図１５は、実施形態に係る情報処理システム１００Ａの動作フローの１例を示す図である。また、図２０は、図１５の第１実座標データ３１ａの生成処理Ｂ（ステップＳ１４Ｂ）の動作フローの１例を示す図である。

また、図２１は、図２０の処理４（ステップＳ６３）の動作フローの１例を示す図であり、図１８は、図２１の処理５（ステップＳ７２）の動作フローの１例を示す図である。また、図２２は、図２１の処理６（ステップＳ７５）の動作フローの１例を示す図である。

第１実座標データ３１ａの生成処理Ｂに係る図１５の動作フローにおいて、ステップＳ１１〜Ｓ１３の動作フローは、前述した生成処理Ａに動作フローと同一であるので、ステップＳ１１〜Ｓ１３については説明を省略する。

ステップＳ１３において、取得部１６の座標変換部１１が、第１座標データ３０ａと、第２座標データ３０ｂとを生成すると、判別部１２は、第１実座標データ３１ａの生成処理Ｂを開始し（ステップＳ１４Ｂ）、処理を図２０のステップＳ６１に移す。図２０の動作フローにおいて、判別部１２は、先ず、第１座標データ３０ａを複数のグループに分割する（ステップＳ６１）。

グループ分けの対象となる第１座標データ３０ａは、表面３ａの所定部分の複数の点について、各点にそれぞれ１以上の第１候補座標が対応しており、第１座標データ３０ａは、例えば、図９の説明において既述したグループ４２ａおよび４２ｂなどのように複数のグループに分割される。

グループ分けの手法としては、例えば、図９におけるＺ座標軸の所定の基準Ｚ座標に対する各第１候補座標のＺ座標の大小関係に基づいてグループ分けする手法、各第１候補座標の三次元空間における分布の連続性に基づいてグループ分けする手法、または各第１候補座標の図１２に示された法線方向の連続性に基づいてグループ分けする手法などが採用されうる。

また、これらグループ分け手法のうちの２以上の手法を併用してグループ分けする手法なども採用され得る。すなわち、判別部１２は、第１座標データ３０ａの空間的分布状態に基づいた各種手法によって、第１座標データ３０ａを複数のグループに分割する。

該併用する手法によれば、例えば、図９に示された第１候補座標６ａ〜６ｅと、第１候補座標７ａ〜７ｅとが交差するような場合であっても、第１候補座標６ａ〜６ｅと、第１候補座標７ａ〜７ｅとを異なるグループとして識別し分割することができる。

ここで、図１３は、複数の第１候補座標からなる各グループ単位で実座標であるか非実座標であるかを判別する手法の１例を説明する模式図である。以下では、図１３を具体例として適宜参照しつつ、判別処理Ｂに係る情報処理システム１００Ａの動作フローを説明する。

ステップＳ６１においてグループ分けが終了すると、判別部１２は、分割された複数のグループのうち１のグループを選択する（ステップＳ６２）。図１３に示される例では、第１候補座標７ａ〜７ｅによって構成されたグループ４２ｂが選択されている。

ステップＳ６２において、１のグループが選択されると、判別部１２は、選択したグループを構成する１以上の第１候補座標が、全て実座標であるか、非実座標であるかを判別する処理（処理４）を開始し（ステップＳ６３）、処理を図２１のステップＳ７１に移す。

○処理４について：
処理４が開始されると、判別部１２は、選択したグループのうち１つの第１候補座標を選択する（ステップＳ７１）。図１３の例では、第１候補座標７ｂ（または７ｄ）が選択されている。

次に、判別部１２は、選択した第１候補座標が実座標であるか、非実座標であるかを仮判別する処理５を開始し（ステップＳ７２）、処理を図１８の動作フローに記載された処理へと移す。

○処理５について：
図１８に示された処理５の動作フローは、一部の処理を除いて第１実座標データ３１ａの生成処理Ａにおける図１８に示された処理２と同様の処理であるので、処理５の動作フローについては、以下に簡単に説明する。

処理５が開始されると判別部１２は、選択した第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在するか否かを判定する（ステップＳ４１）。

該判定の結果、選択した第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在すれば、判別部１２は、選択した第１候補座標が実座標であると仮判別し（ステップＳ４２Ｂ）、処理５を終了して処理を図２１のステップＳ７３に移す。

また、該判定の結果、選択した第１候補座標から所定の距離範囲内に第２候補座標が存在しなければ、判別部１２は、選択した第１候補座標が非実座標であると仮判別し（ステップＳ４３Ｂ）、処理５を終了して処理を図２１のステップＳ７３に移す。

図１３に示された例では、球４３ｃおよび４３ｄは第１候補座標７ｂおよび７ｄをそれぞれ中心とする所定半径の球であり、球４３ｃには、第２候補座標９ｄが内包されており、球４３ｄには、第２候補座標は内包されていない。

従って、ステップＳ７１において第１候補座標７ｂが選択された場合には、第１候補座標７ｂは実座標であると仮判別され、第１候補座標７ｄが選択された場合には、第１候補座標７ｄは、非実座標であると仮判別される。

処理５が終了されて、処理が図２１のステップＳ７３に戻されると、判別部１２は、選択したグループ内の全ての第１候補座標について、ステップＳ７２の処理が終了したか否かを判定する。

ステップＳ７３での判定の結果、グループ内の全ての第１候補座標についてステップＳ７２の処理が終了していなければ、判別部１２は、選択したグループの他の第１候補座標を選択し（ステップＳ７４）、処理をステップＳ７２に戻して処理５を繰り返す。

また、ステップＳ７３での判定の結果、グループ内の全ての第１候補座標についてステップＳ７２の処理が終了していれば、判別部１２は、選択したグループの第１候補座標の全てが、実座標であるか、非実座標であるかを一括して判別する処理６を開始し（ステップＳ７５）、処理を図２２のステップＳ８１に移す。

図２２のステップＳ８１において、判別部１２は、選択したグループ内の全ての第１候補座標のうち、図１８のステップＳ４３において非実座標であると仮判別された第１候補座標が１以上存在するか否かを判定する。

ステップＳ８１での判定の結果、非実座標であると仮判別された第１候補座標が１以上存在すれば、判別部１２は、選択したグループ内の全ての第１候補座標を一括して非実座標であると判別する（ステップＳ８２）。

ステップＳ８１での判定の結果、非実座標であると仮判別された第１候補座標が１つも存在しなければ、判別部１２は、選択したグループ内の全ての第１候補座標を一括して実座標であると判別する（ステップＳ８３）。

図１３の例に処理６が適用されると、グループ４２ｂ内の各第１候補座標のうち第１候補座標７ｄは、非実座標であると仮判別されるので、グループ４２ｂ内の全ての第１候補座標７ａ〜７ｅは、一括して非実座標であると判定される。

なお、グループ４２ｂ内の各第１候補座標のうち、例えば、第１候補座標７ｂは、実際は非実座標であるにもかかわらず実座標であると仮判別されるが、処理６を適用してグループ全体として一括した判別処理を行うことによって、このような誤判別を防止することができる。

処理６の適用において、図２２の動作フローでは、非実座標と判別された第１候補座標が１以上あればグループ全体として非実座標であると一括判別しているが、情報処理システム１００Ａが生成する三次元座標データへの要求仕様によっては、例えば、実座標であると判別された第１候補座標が１以上あればグループ全体として実座標であると一括判別したとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、グループ内の各第１候補座標のうち、実座標であると仮判別されたものと、非実座標であると仮判別されたものとの個数をそれぞれ計数し、多数決の手法によって、グループ全体が実座標であるか、または非実座標であるかを判別したとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、図１２に示された法線角度の一致度を用いて、個々の第１候補座標についての仮判別（処理５）と、グループ全体として一括判別（処理６）とを行ったとしても本発明の有用性を損なうものではない。

ステップＳ８２またはＳ８３の処理が終了すると、判別部１２は、処理６を終了して処理を図２１の処理４に戻し、さらに処理４を終了して処理を図２０のステップＳ６４へと移す。

図２０のステップＳ６４において、判別部１２は、第１座標データ３０ａに設定された全てのグループについてステップＳ６３の処理が終了したか否かを判定する。

ステップＳ６４での判定の結果、全てのグループについてステップＳ６３の処理が終了していなければ、判別部１２は、第１座標データ３０ａに設定された複数のグループのうち他の１のグループを選択し（ステップＳ６５）、処理をステップＳ６３に戻して処理４を再度行う。

ステップＳ６４での判定の結果、全てのグループについてステップＳ６３の処理が終了していれば第１座標データ３０ａについての第１実座標データ３１ａ（図２）の生成処理Ｂが終了しているので、判別部１２は、生成処理Ｂを終了し、処理を図１５のステップＳ１５に戻す。

図１５のステップＳ１５において、判別部１２は、生成した第１実座標データ３１ａを記憶部１３に記憶して図１５の動作フローを終了する。

以上に、図１５、および図２０〜図２２を用いて、第１実座標データ３１ａの生成処理Ｂについて説明してきたが、情報処理装置２００Ａは、同様の処理によって第２実座標データ３１ｂ（図２）の生成および記憶をも行う。

上述したように、情報処理システム１００Ａによれば、配置１ａおよび１ｂというそれぞれ異なる投光撮像条件で取得された対象物３の所定部分の撮像結果から特定され、該異なる投光撮像条件間の既知の幾何学的な関係に基づいて所定の三次元座標系で表現された第１座標データ３０ａと、第２座標データ３０ｂとの空間配置関係の一致度に基づいて、第１座標データ３０ａのうち対象物３の実際の三次元形状を表現した実座標と、該実座標以外の非実座標とが判別される。

従って、三次元形状の生成に用いられる撮像素子２７の出力信号にスリットレーザ光４などの検出光の多重反射などに起因したノイズ成分が含まれている場合であっても、三次元形状の測定精度の悪化を抑制することができる。

＜変形例について：＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

図１４は、実座標と非実座標との判別手法の他の手法の例を説明する模式図である。

図１４において、第１候補座標６ａ〜６ｅ、および第１候補座標７ａ〜７ｅは、図９と同様の不図示の配置１ｂに配置された三次元測定機２が、検出光が投光された対象物３の表面３ａの所定部分を撮像した撮像結果に基づいて生成された第１候補座標である。

また、第２候補座標８ａ〜８ｅは、配置１ｂに配置された三次元測定機２が、対象物３の表面３ａを撮像した撮像結果に基づいて生成された第２候補座標である。また、図１４に示される近似面４６は、第２候補座標８ａ〜８ｅが表す形状に略フィットするように算出された近似面である。

判別部１２は、例えば、近似面４６に対して所定の距離範囲内に存在する第１候補座標６ａ〜６ｅを実座標であると判定し、該所定の距離範囲内に存在しない第１候補座標７ａ〜７ｅを非実座標であると判別することによって、第１実座標データ３１ａを生成することができる。

また、判別部１２は、第１候補座標７ａ〜７ｅが、三次元測定機２に対して近似面４６よりも遠方にあるため、三次元測定機２からは第１候補座標７ａ〜７ｅが測定され得ないことに基づいて、第１候補座標７ａ〜７ｅを非実座標であると判定してもよい。

１００Ａ 情報処理システム
２００Ａ 情報処理装置
１ａ，１ｂ 配置
２ 三次元測定機
３，３Ａ 対象物
３ａ 表面
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ スリットレーザ光
５，５ａ，５ｂ，５ｃ スリット像
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ 第１候補座標
６Ｆ１，６Ｆ２，６Ｆ３，６Ｇ１，６Ｇ２，６Ｇ３ 点
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ 第２候補座標
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 反射光
１７ａ，１７ｂ 仮想スリットレーザ光
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 原三次元座標
２８ 画像
２９ａ 第１原座標データ
２９ｂ 第２原座標データ
３０ａ 第１座標データ
３０ｂ 第２座標データ
３１ａ 第１実座標データ
３１ｂ 第２実座標データ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 受光素子
３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ 画素座標
３４ａ，３４ｂ 撮影画角
３６ 座標変換情報
３７ 判別プログラム
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 画像信号
４１ 線分
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ グループ
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ 球
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 法線
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ カメラ視線
４６ 近似面

Claims (9)

1. 対象物への検出光の投光と前記対象物の撮像とを行う空間的な位置および姿勢の関係を投光撮像条件として、前記投光撮像条件が可変に設定可能な投光撮像系で取得した情報に基づいて、前記対象物の三次元形状を特定するための情報処理装置であって、
   第１の投光撮像条件において検出光が投光された対象物の所定部分の撮像結果から特定される第１座標データと、
   第２の投光撮像条件において検出光が投光された前記所定部分の撮像結果から特定される第２座標データと、
   を取得する取得手段と、
   前記第１座標データと、前記第２座標データとの空間配置関係の一致度に基づいて、前記第１座標データの各座標が、前記所定部分の実際の三次元形状を表現した実座標であるか、該実座標以外の非実座標であるかを判別する判別手段と、
   を備え、
   (ａ)前記第１座標データと、前記第２座標データとは、前記第１の投光撮像条件と前記第２の投光撮像条件との既知の幾何学的な関係に基づいて所定の三次元座標系で表現されており、
   (ｂ)前記第１座標データは、前記所定部分の複数の点のそれぞれについて１以上の第１候補座標によって表現されているとともに、
   (ｃ)前記第２座標データは、前記所定部分の複数の点のそれぞれについて１以上の第２候補座標によって表現されており、
   (ｄ)前記空間配置関係の一致度は、前記第１候補座標と、前記第２候補座標とについての空間配置関係に基づいて算出されることを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１に記載された情報処理装置であって、
   前記判別手段は、前記第１候補座標と、前記第２候補座標との空間的距離に基づいて前記一致度を算出することを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項１に記載された情報処理装置であって、
   前記判別手段は、前記第１候補座標における前記第１座標データが表現する三次元形状の面の向きと、前記第２候補座標における前記第２座標データが表現する三次元形状の面の向きとに基づいて前記一致度を算出することを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、
   前記判別手段は、各点にそれぞれ対応する前記第１候補座標が複数である前記対象物の所定部分の各点毎に、該複数の第１候補座標のうち１つを前記実座標であると判別するとともに、他の第１候補座標を前記非実座標であると判別することを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、
   前記判別手段は、前記第１座標データの空間的分布状態に基づいて該第１座標データを複数のグループに分割し、分割された各グループ毎に、グループの各候補座標が全て前記実座標であるか、全て前記非実座標であるかを判別することを特徴とする情報処理装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、
   前記投光は、光走査による投光を含んでおり、
   前記複数の第１候補座標が、前記投光撮像系の撮像手段における時間的な受光分布変動に基づいて特定されることを特徴とする情報処理装置。
7. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置であって、
   前記複数の第１候補座標が、前記投光撮像系の撮像手段における空間的な受光分布変動に基づいて特定されることを特徴とする情報処理装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載された情報処理装置と、
   前記対象物に検出光を投光する投光手段と、
   前記検出光が投光された前記対象物を撮像する撮像手段と、
   を備えたことを特徴とする情報処理システム。
9. 情報処理装置に搭載されたコンピュータにおいて実行されることにより、当該情報処理装置を請求項１ないし請求項７のいずれか１つの請求項に記載の情報処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。

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