JP2012083233A5 - - Google Patents

Description

上記課題を解決するための本発明は、周期性を有するパターンを計測空間に投影するパターン投影手段と、
前記パターンが投影された計測空間を撮影する撮像手段とを備え、
前記計測空間は、基準面、前記パターン投影手段の投影範囲及び前記撮影手段の撮影範囲により規定され、前記撮像手段は、前記基準面で合焦するように前記計測空間を撮像し、
前記計測空間に存在する計測対象の三次元形状を計測する三次元形状計測装置であって、
前記撮影手段により得られた撮影画像の前記パターンの明るさ変化から前記パターンの位相情報を算出する局所配置情報算出手段と、
前記算出された位相情報を補正する位相情報補正手段と、
前記撮影画像における前記パターンのボケ量を算出するボケ量算出手段と、
前記計測対象と前記三次元形状計測装置との相対的な位置関係が変化しない場合に、前記局所配置情報と前記ボケ量とに基づき、前記計測対象の三次元形状を算出する三次元形状算出手段とを備え、
前記位相情報補正手段は、前記ボケ量を前記計測空間の奥行き情報に変換し、該奥行き情報に対応する位相の次数を算出し、該次数に基づいて位相情報を補正し、
前記三次元形状算出手段は、補正された位相情報に基づいて前記計測対象の三次元形状を算出する。

Claims (12)

1. 周期性を有するパターンを計測空間に投影するパターン投影手段と、
   前記パターンが投影された計測空間を撮影する撮像手段とを備え、
   前記計測空間は、基準面、前記パターン投影手段の投影範囲及び前記撮影手段の撮影範囲により規定され、前記撮像手段は、前記基準面で合焦するように前記計測空間を撮像し、前記計測空間に存在する計測対象の三次元形状を計測する三次元形状計測装置であって、
   前記撮影手段により得られた撮影画像の前記パターンの明るさ変化から前記パターンの位相情報を算出する局所配置情報算出手段と、
   前記算出された位相情報を補正する位相情報補正手段と、
   前記撮影画像における前記パターンのボケ量を算出するボケ量算出手段と、
   前記計測対象と前記三次元形状計測装置との相対的な位置関係が変化しない場合に、前記局所配置情報と前記ボケ量とに基づき、前記計測対象の三次元形状を算出する三次元形状算出手段とを備え、
   前記位相情報補正手段は、前記ボケ量を前記計測空間の奥行き情報に変換し、該奥行き情報に対応する位相の次数を算出し、該次数に基づいて位相情報を補正し、
   前記三次元形状算出手段は、補正された位相情報に基づいて前記計測対象の三次元形状を算出することを特徴とする三次元形状計測装置。
2. 前記ボケ量算出手段は、前記ボケ量の変化量を算出し、該変化量が閾値よりも高いボケ量を除外し、
   前記位相情報補正手段は、該変化量が前記閾値以下であるボケ量を前記奥行き情報に変換することを特徴とする請求項１に記載の三次元形状計測装置。
3. 前記パターン投影手段により投影される前記パターンは、周期性を有する１種類のパターンであって、
   前記局所配置情報算出手段は、前記撮影画像を走査線毎にフーリエ変換して、フーリエ変換後のデータから前記周期性を有するパターンの基本周波数の付近のデータを抽出し、抽出したデータを逆フーリエ変換して、前記位相情報を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の三次元形状計測装置。
4. 前記パターン投影手段により投影される前記パターンは、位相がシフトされた３種類以
   上の周期性を有するパターンであって、
   前記撮像手段は、前記３種類以上の投影パターンのそれぞれについて撮像を行い、
   前記局所配置情報算出手段は、前記３種類以上の投影パターンについて得られた撮影画像のそれぞれについて、同一座標位置における輝度値を取得し、取得した各輝度値と該輝度値に対応する位相のシフト量との関係に基づき、前記位相情報を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
5. 前記ボケ量算出手段は、前記３種類以上の投影パターンについて得られた撮影画像のそれぞれについて、前記ボケ量の変化量を算出し、該変化量が閾値以下のボケ量を統合し、
   前記位相情報補正手段は、該統合されたボケ量を前記奥行き情報に変換することを特徴とする請求項３に記載の三次元形状計測装置。
6. 前記ボケ量算出手段は、前記撮影画像の注目画素近傍の所定範囲内におけるコントラスト値に基づき、前記ボケ量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
7. 前記ボケ量算出手段は、前記撮影画像の注目画素近傍の所定範囲内における標準偏差値に基づき、前記ボケ量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
8. 前記周期性を有するパターンが矩形波であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項記載の三次元形状計測装置。
9. 前記周期性を有するパターンが三角波であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項記載の三次元形状計測装置。
10. 前記ボケ量はデフォーカス量を基準として算出するものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
11. 周期性を有するパターンを計測空間に投影するパターン投影手段と、
    前記パターンが投影された計測空間を撮影する撮像手段とを備え、
    前記計測空間は、基準面、前記パターン投影手段の投影範囲及び前記撮影手段の撮影範囲により規定され、前記撮像手段は、前記基準面で合焦するように前記計測空間を撮像し、前記計測空間に存在する計測対象の三次元形状を計測する三次元形状計測装置による三次元形状計測方法であって、
    局所配置情報算出手段が、前記撮影手段により得られた撮影画像の前記パターンの明るさ変化から前記パターンの位相情報をを算出する工程と、
    位相情報補正手段が、前記算出された位相情報を補正する工程と、
    ボケ量算出手段が、前記撮影画像における前記パターンのボケ量を算出する工程と、
    前記計測対象と前記三次元形状計測装置との相対的な位置関係が変化しない場合に、三次元形状算出手段が、前記局所配置情報と前記ボケ量とに基づき、前記計測対象の三次元形状を算出する工程と、を備え、
    前記位相情報を補正する工程では、前記ボケ量を前記計測空間の奥行き情報に変換し、該奥行き情報に対応する位相の次数を算出し、該次数に基づいて位相情報を補正し、
    前記三次元形状を算出する工程では、補正された位相情報に基づいて前記計測対象の三次元形状を算出する
    ことを特徴とする三次元形状計測方法。
12. パターンを投影するパターン投影手段と、撮影手段とを備えるコンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置の各手段として動作させるためのコンピュータプログラム。