JP2013079854A - System and method for three-dimentional measurement - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method by stereo photographing which facilitates external orientation.SOLUTION: The three-dimensional measurement system comprises: a stereo photographing unit 11 photographing a measurement object 1 from a plurality of directions and obtaining a stereo image 20; a sub reference body 3 constituting a part of a reference body 2, which covers a whole measurement object 1, and having a plurality of reference marks 4; a reference body information defining unit 12 defining, as an integrated body in a three-dimensional calculation space V, a reference body model 102, which is a three- dimensional numerical analysis model of the reference body, including photographing measured values f of three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks provided on the sub reference body based on the stereo image photographed by the stereo photographing unit and reference measured values g measured in advance; an orientation element calculation unit 13, which calculates external orientation elements of the stereo photographing unit using the reference body model; and a three-dimensional measurement unit 14, which operates three-dimensional measurement of the measurement object based on the stereo image of the measurement object photographed by the stereo photographing unit localized by the external orientation elements.

Description

本発明は、3次元計測システム及び3次元計測方法に関し、より詳細には、人体をはじめとする測定対象物の3次元形状を非接触でステレオ撮影して計測する3次元計測システム及び3次元計測方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method, and more specifically, a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement that measure a three-dimensional shape of a measurement object such as a human body by non-contact stereo imaging. Regarding the method.

測定対象物の3次元形状を非接触で計測するために、ステレオ撮影による3次元計測システム及び3次元計測方法が用いられている。ステレオ撮影による3次元計測システム及び3次元計測方法を用いることで、非接触かつ迅速に測定対象物の3次元形状を計測することができる。近年では、ステレオ撮影による3次元計測システム及び3次元計測方法を用いて、例えば、巻尺等を用いた従来の計測に代えて、洋服販売店内等において、衣服の購買者の体型に合致する衣服のサイズを非接触かつ迅速に計測する人体の3次元形状測定を実現することが望まれている。   In order to measure the three-dimensional shape of the measurement object in a non-contact manner, a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method using stereo photography are used. By using a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method based on stereo photography, the three-dimensional shape of the measurement object can be measured quickly without contact. In recent years, using a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method using stereo photography, for example, instead of conventional measurement using a tape measure or the like, in a clothing store or the like, a clothing item that matches the body shape of a garment purchaser can be obtained. It is desired to realize a three-dimensional shape measurement of a human body that quickly measures the size without contact.

計測精度の高い3次元計測システム及び3次元計測方法では、測定対象物を精度良く3次元計測するために、実際の3次元計測の前に、ステレオ撮影部で3次元計測の基準器として位置付けられる基準体(標定用被写体/基準ブロック)の撮影をおこなって測定対象物をステレオ撮影して計測するステレオ撮影部の3次元計測空間における位置及び光軸方向を外部標定(算定)する。例えば、特許文献1には、3次元計測システムの外部標定に用いるための基準体が開示されている。基準体の大きさは、精度の良い外部標定をおこなうために、測定対象物よりも若干大きいことが望ましい。これは3次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体が占める測定対象空間の情報に基づいてステレオ撮影部の外部標定をおこなうためである。   In a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method with high measurement accuracy, in order to accurately measure a measurement target three-dimensionally, it is positioned as a reference device for three-dimensional measurement in a stereo imaging unit before actual three-dimensional measurement. An external orientation (calculation) of the position and the optical axis direction in the three-dimensional measurement space of a stereo photographing unit that takes a reference object (an object for orientation / reference block) and performs stereo photography of the measurement object and measures it. For example, Patent Document 1 discloses a reference body for use in external orientation of a three-dimensional measurement system. The size of the reference body is preferably slightly larger than the object to be measured in order to perform external orientation with high accuracy. This is because external orientation of the stereo imaging unit is performed based on information on the measurement target space occupied by the reference body that covers the entire measurement target in the three-dimensional measurement space.

特願2003−65737号公報(例えば、明細書段落番号[0035]、図1及び図3参照)Japanese Patent Application No. 2003-65737 (see, for example, paragraph number [0035] of the specification, FIG. 1 and FIG. 3)

基準体は複数の基準マークを有するように設けられ、複数の基準マークの相互間の距離(基準尺)は、3次元計測の基準とすべき計測精度を有する基準計測をおこなうことにより予め(外部標定前に)測定されて把握される。基準計測がされて複数の基準マークの相互間の距離(基準尺)が把握された基準体は、3次元計測システムの外部標定がおこなわれるまでの間、3次元計測の基準となる基準尺(基準寸法)を維持するための厳密な管理をおこなうことが求められる。   The reference body is provided so as to have a plurality of reference marks, and the distance between the plurality of reference marks (reference scale) is determined in advance by performing a reference measurement having a measurement accuracy to be used as a reference for three-dimensional measurement (external Measured before grasping) A reference body that has been subjected to reference measurement and has grasped the distance (reference scale) between a plurality of reference marks, until the external orientation of the three-dimensional measurement system is performed, It is required to perform strict management to maintain the reference dimension).

図17に示すように、人体等の大型の測定対象物1を測定するために用いられる従来の基準体200は、基準体200が有する基準尺s(基準マーク204の相互間距離s)を高い精度で維持するために物理的に一体(リジット)に設けられていた。また、従来の基準体200は、計測空間をカバーして精度良く外部標定をおこなうために人体等の大型の測定対象物1よりも更に大型に設けられていた。このような大型の基準体200は、その大きさに比例した線膨張による基準尺(基準寸法)sの変動を防ぐための温度管理や、基準尺sの変動の他の要因となり得る外力の作用を防ぐための丁寧な取り扱いが要求される扱いが困難なものであった。また、このように高精度かつ大型の基準体200を従来の3次元計測システム(不図示)の計測空間に搬入してステレオ撮影部の外部標定をおこなうために、従来の3次元計測システムは大きな設置空間を占める大型の装置として設けられていた。更に、大型の基準体200を常時保管するための大きな保管空間(不図示)を別途確保することが求められていた。このような大型の基準体200を用いて従来の3次元計測システムの外部標定をおこなうことは困難であって、特に、洋服販売店内等の限られた設置空間内に従来の大型の基準体を持ち込んで外部標定をおこなうことは困難であった。   As shown in FIG. 17, the conventional reference body 200 used for measuring a large measuring object 1 such as a human body has a high reference scale s (inter-spacing distance s between reference marks 204) of the reference body 200. In order to maintain the accuracy, it was physically provided in a rigid manner. Further, the conventional reference body 200 is provided in a larger size than the large-sized measurement object 1 such as a human body in order to cover the measurement space and perform external orientation with high accuracy. Such a large reference body 200 has temperature management for preventing fluctuation of the reference scale (reference dimension) s due to linear expansion proportional to the size, and action of external force that can be another factor of fluctuation of the reference scale s. Handling that requires careful handling to prevent this is difficult. In addition, in order to carry out the external orientation of the stereo photographing unit by bringing the high-precision and large reference body 200 into the measurement space of the conventional three-dimensional measurement system (not shown), the conventional three-dimensional measurement system is large. It was provided as a large device that occupies the installation space. Furthermore, it has been required to separately secure a large storage space (not shown) for storing the large reference body 200 at all times. It is difficult to perform external orientation of a conventional three-dimensional measurement system using such a large reference body 200. In particular, the conventional large reference body is installed in a limited installation space such as a clothes store. It was difficult to carry out external orientation.

本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、外部標定の容易なステレオ撮影による3次元計測システム及び3次元計測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method based on stereo photography with easy external orientation.

上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る3次元計測システムは、例えば、図1乃至図4に示すように、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1を複数方向から撮影してステレオ画像20(図9参照)を得るステレオ撮影部11と;測定対象物1の全体をカバーする基準体2の一部を構成し、3次元計測空間Rにおける複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの基準計測値g、sが予め把握された複数の基準マーク4を有するサブ基準体3と;ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20に基づくサブ基準体3の複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの撮影測定値f、mと、予め把握されたサブ基準体3の複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの基準計測値g、sとを含む、基準体2の3次元数値解析モデルである基準体モデル102を3次元計算空間V中に一体として画成する基準体情報画成部12(図7参照)と;基準体情報画成部12により画成された基準体モデル102を用いてステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)(図16参照)を算出する標定要素算出部13(図7参照)と;標定要素算出部13が算出した外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)により定位されたステレオ撮影部11により撮影される測定対象物1のステレオ画像20から測定対象物1の3次元計測をおこなう3次元計測部14(図7参照)とを備え;3次元計測空間Rは、サブ基準体3及び測定対象物1を現実に設置して3次元計測をおこなう実空間Rであり;3次元計算空間Vは、3次元計測空間Rに対応する、標定要素算出部13がステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出をおこなうための仮想空間Vである;3次元計測システム10(図7参照)として構成される。   In order to solve the above-described problem, the three-dimensional measurement system according to the first aspect of the present invention, for example, shows the measurement object 1 from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space R as shown in FIGS. A stereo imaging unit 11 that captures a stereo image 20 (see FIG. 9); and forms a part of a reference body 2 that covers the entire measurement object 1 and includes a plurality of reference marks 4 in the three-dimensional measurement space R. A sub-reference body 3 having a plurality of reference marks 4 in which the three-dimensional coordinate value g and / or the reference distance values g and s of the mutual distances s of the plurality of reference marks 4 are grasped in advance; The three-dimensional coordinate values g of the plurality of reference marks 4 of the sub-reference body 3 based on the stereo image 20 obtained in this way and / or the photographing measurement values f and m of the distances s between the plurality of reference marks 4 were previously grasped. A plurality of reference marks 4 on the sub-reference body 3 A reference body model 102 that is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 2 including the three-dimensional coordinate value g and / or the reference measurement values g and s of the mutual distance s of the plurality of reference marks 4 is represented in a three-dimensional calculation space V. A standard body information defining unit 12 (see FIG. 7) that is defined as an integral part of the stereo imaging unit 11 using the standard body model 102 defined by the standard body information defining unit 12 (x , Y, z) ([omega], [phi], [kappa]) (refer to FIG. 16) and an orientation element calculation unit 13 (see FIG. 7); an external orientation element (x, y, z) calculated by the orientation element calculation unit 13 A three-dimensional measurement unit 14 (see FIG. 7) that performs three-dimensional measurement of the measurement object 1 from the stereo image 20 of the measurement object 1 imaged by the stereo imaging unit 11 localized by (ω, φ, κ). Provided; the three-dimensional measurement space R includes a sub-reference body 3 and a measurement object 1 This is a real space R that is actually installed and performs three-dimensional measurement; the three-dimensional calculation space V corresponds to the three-dimensional measurement space R, and the orientation element calculation unit 13 corresponds to the external orientation elements (x, y, z) A virtual space V for calculating (ω, φ, κ); configured as a three-dimensional measurement system 10 (see FIG. 7).

このように構成すると、3次元計測システム10は、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1を複数方向から撮影してステレオ画像20を得るステレオ撮影部11(図7参照)により、測定対象物1の全体をカバーする基準体2の一部を構成する、3次元計測空間Rにおける複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sが予め把握された複数の基準マーク4を有するサブ基準体3をステレオ撮影して一組のステレオ画像20a、20b(図9参照)を得ることができる。また、3次元計測システム10が備える基準体情報画成部12は、ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20a、20bに基づく、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値mと、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sとを含む、基準体2の3次元数値解析モデルである基準体モデル102を3次元計算空間V中に一体として画成することができる。また、3次元計測システム10が備える標定要素算出部13は、基準体情報画成部12により画成された基準体モデル102を用いてステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出することができる。また、3次元計測システム10が備える3次元計測部14は、標定要素算出部13が算出した外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)により定位されたステレオ撮影部11により撮影される測定対象物1のステレオ画像20a、20bから測定対象物1の3次元計測をおこなうことができる。   When configured in this manner, the three-dimensional measurement system 10 captures the measurement target 1 by the stereo photographing unit 11 (see FIG. 7) that captures the stereo image 20 by photographing the measurement target 1 from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space R. The three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 in the three-dimensional measurement space R and / or the distances between the plurality of reference marks 4 (which constitute a part of the reference body 2 covering the entirety of A pair of stereo images 20a and 20b (see FIG. 9) can be obtained by stereo shooting of the sub-reference body 3 having a plurality of reference marks 4 whose reference measurement values (s) are known in advance. In addition, the reference body information defining unit 12 included in the three-dimensional measurement system 10 is a three-dimensional display of a plurality of reference marks 4 included in the sub reference body 3 based on the stereo images 20a and 20b obtained by photographing with the stereo photographing unit 11. The photographing measurement value f of the coordinate value (reference measurement value) g and / or the photographing measurement value m of the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4 and a plurality of sub-reference bodies 3 previously grasped. A reference body model that is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 2 including the three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g of the reference mark 4 and / or the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4. 102 can be defined integrally in the three-dimensional calculation space V. The orientation element calculation unit 13 included in the three-dimensional measurement system 10 uses the reference body model 102 defined by the reference body information definition unit 12 to use the external orientation elements (x, y, z) of the stereo photographing unit 11. (Ω, φ, κ) can be calculated. In addition, the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 includes a stereo photographing unit 11 that is localized by the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) calculated by the orientation element calculation unit 13. The three-dimensional measurement of the measurement object 1 can be performed from the stereo images 20a and 20b of the measurement object 1 to be photographed.

このため、本態様の3次元計測システムは、基準体の一部を構成する、即ち、基準体よりも小型のサブ基準体をステレオ撮影部で撮影して得たステレオ画像並びにサブ基準体を予め基準計測して得た基準計測値に基づいて、3次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体に対応し、サブ基準体の撮影測定値の情報と基準計測値の情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデルを3次元計算空間に一体として画成すると共に、基準体モデルを用いてステレオ撮影部を精度良く外部標定して測定対象物の3次元計測を精度良くおこなうことができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを小型に設けることができる。   For this reason, the three-dimensional measurement system of this aspect forms a part of the reference body, that is, a stereo image obtained by photographing a sub-reference body smaller than the reference body by the stereo photographing unit and the sub-reference body in advance. Based on the reference measurement value obtained by the reference measurement, it corresponds to the reference body that covers the entire measurement object in the three-dimensional measurement space, and includes the information of the photographing measurement value of the sub-reference body and the information of the reference measurement value In addition, a reference body model, which is one numerical analysis model, is integrally defined in a three-dimensional calculation space, and the stereo imaging unit is accurately externally determined using the reference body model to accurately perform three-dimensional measurement of an object to be measured. Since it can be performed, a three-dimensional measurement system including a small sub-reference body that is easy to handle can be provided in a small size.

また、本発明の第2の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図5に示すように、ステレオ撮影部11a〜11dは、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1を取り囲むように複数配置され、複数のステレオ撮影部11a〜11dは同時に測定対象物1を撮影するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the second aspect of the present invention is the same as the three-dimensional measurement system according to the first aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. A plurality of stereo imaging units 11a to 11d are arranged so as to surround the measurement object 1 in the dimension measurement space R, and the plurality of stereo imaging units 11a to 11d are configured to simultaneously image the measurement object 1.

このように構成することにより、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1を取り囲むように、ステレオ撮影部11a〜11dを複数配置することができるから、一回の撮影で測定対象物1を同時に(瞬時にあるいは連続して)3次元計測することができる。   With this configuration, a plurality of stereo imaging units 11a to 11d can be arranged so as to surround the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. 3D measurement can be performed instantaneously or continuously.

このため、人体のように長時間静止していない、例えば、レーザ形状測定等が困難な測定対象物であっても、同期して撮影をおこなう複数のステレオ撮影部を用いることにより、測定対象物をその周囲から同時に撮影をおこなって測定対象物の3次元形状計測をおこなうことができる。例えば、測定対象物の全周に複数のステレオ撮影部を配置する場合には、測定対象物の全体の3次元形状を欠落や齟齬を含むことなく精度良く3次元計測することができる。   For this reason, even if it is a measurement object that is not stationary for a long time, such as a human body, for example, it is difficult to measure the laser shape, the measurement object can be obtained by using a plurality of stereo imaging units that perform imaging synchronously. The three-dimensional shape measurement of the measurement object can be performed by simultaneously photographing the surroundings. For example, when a plurality of stereo imaging units are arranged on the entire circumference of the measurement object, the entire three-dimensional shape of the measurement object can be accurately three-dimensionally measured without any omissions or defects.

また、本発明の第3の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1又は第2の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図6に示すように、基準体情報画成部12は、ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20に基づくサブ基準体3の複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの撮影測定値f、mと予め把握されたサブ基準体3の複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの基準計測値g、sとを含む、サブ基準体3の3次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル103を3次元計算空間V中に画成するように構成され;3次元計測空間R中の測定対象物1の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体3iが有するものと定義された複数の仮想基準マーク4iの3次元座標値gi及び/又は複数の仮想基準マーク4iの相互間距離siの仮想付与値fi、miを含む、仮想サブ基準体3iの3次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデル103iを3次元計算空間V中に画成するように構成され;サブ基準体モデル103と仮想サブ基準体モデル103iとを含む、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーするように想定された基準体2である仮想基準体2iに対応する、仮想基準体2iの3次元数値解析モデルである仮想基準体モデル102iを基準体モデル102として3次元計算空間V中に一体として画成するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the third aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to the first or second aspect of the present invention. For example, as shown in FIG. Reference numeral 12 denotes a photographing measurement of the three-dimensional coordinate value g of the plurality of reference marks 4 of the sub-reference body 3 and / or the mutual distance s of the plurality of reference marks 4 based on the stereo image 20 obtained by photographing with the stereo photographing unit 11. The sub-reference body 3 includes the values f and m, the three-dimensional coordinate values g of the plurality of reference marks 4 of the sub-reference body 3, and / or the reference measurement values g and s of the distances s between the plurality of reference marks 4. A sub-reference body model 103 that is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 3 is configured to be defined in the three-dimensional calculation space V; so as to cover a part of the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. The virtual sub-reference body 3i assumed in the A three-dimensional numerical analysis model of the virtual sub-reference body 3i including the defined three-dimensional coordinate values gi of the plurality of virtual reference marks 4i and / or virtual assignment values fi and mi of the mutual distances si of the plurality of virtual reference marks 4i. The virtual sub reference body model 103i is defined in the three-dimensional calculation space V; the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R including the sub reference body model 103 and the virtual sub reference body model 103i. A virtual reference body model 102i, which is a three-dimensional numerical analysis model of the virtual reference body 2i, corresponding to the virtual reference body 2i that is the reference body 2 assumed to cover the whole of It is constituted so that it may be defined as one in V.

このように構成することにより、基準体情報画成部12は、ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20a、20bに基づくサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値mを含んでサブ基準体3の3次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル103を3次元計算空間V中に画成することができる。一方で、基準体情報画成部12は、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sを含んでサブ基準体3の3次元数値解析モデルであるサブ基準体モデル103を3次元計算空間V中に画成することができる。   With this configuration, the reference body information defining unit 12 has the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks 4 included in the sub reference body 3 based on the stereo images 20a and 20b captured by the stereo photographing unit 11. (Sub-measurement value) g is a three-dimensional numerical analysis model of the sub-reference body 3 including the photographing measurement value f of the g and / or the photographing measurement value m of the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4. The reference body model 103 can be defined in the three-dimensional calculation space V. On the other hand, the reference body information defining unit 12 includes the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 grasped in advance and / or the mutual distance between the plurality of reference marks 4. A sub-reference body model 103 that is a three-dimensional numerical analysis model of the sub-reference body 3 including (reference measurement value) s can be defined in the three-dimensional calculation space V.

また、基準体情報画成部12は、3次元計測空間R中の測定対象物1の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体3iが有するものと定義された複数の仮想基準マーク4iの3次元座標値(仮想定義値)giの仮想付与値fi及び/又は複数の仮想基準マーク4iの相互間距離(仮想定義値)siの仮想付与値miを含んで仮想サブ基準体3iの3次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデル103iを3次元計算空間V中に画成することができる。   In addition, the reference body information defining unit 12 includes a plurality of virtual reference marks defined as having the virtual sub reference body 3i assumed to cover a part of the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. The virtual sub-reference body 3i includes a virtual grant value fi of the three-dimensional coordinate value (virtual definition value) gi of 4i and / or a virtual grant value mi of the mutual distance (virtual definition value) si of the plurality of virtual reference marks 4i. A virtual sub-reference body model 103 i that is a three-dimensional numerical analysis model can be defined in the three-dimensional calculation space V.

また、基準体情報画成部12は、サブ基準体モデル103と仮想サブ基準体モデル103iとを含む、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーするように想定された基準体2である仮想基準体2iに対応する、仮想基準体2iの3次元数値解析モデルである仮想基準体モデル102iを基準体モデル102として3次元計算空間V中に一体として画成することができる。   The reference body information defining unit 12 includes a reference body 2 that is assumed to cover the entire measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R including the sub reference body model 103 and the virtual sub reference body model 103i. The virtual reference body model 102i, which is a three-dimensional numerical analysis model of the virtual reference body 2i corresponding to the virtual reference body 2i, can be defined as the reference body model 102 as a unit in the three-dimensional calculation space V.

このため、測定対象物の一部をカバーするサブ基準体の撮影測定値並びに基準計測値及び測定対象物の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体の仮想定義値並びに仮想付与値に基づいて、測定対象物の全体をカバーする仮想基準体に対応する仮想基準体モデルを3次元計算空間に一体として画成してステレオ撮影部の外部標定を精度良くおこなうことができるから、サブ基準体を小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを小型に設けることができる。   For this reason, the photographing measurement value of the sub-reference object that covers a part of the measurement object, the virtual measurement value of the virtual sub-reference object that is assumed to cover the reference measurement value and a part of the measurement object, and the virtual assigned value Based on the above, the virtual reference body model corresponding to the virtual reference body that covers the entire measurement object can be defined as a single unit in the three-dimensional calculation space, and the external orientation of the stereo imaging unit can be accurately performed. A reference body can be provided in a small size, and a three-dimensional measurement system including a small sub reference body that is easy to handle can be provided in a small size.

また、本発明の第4の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第3の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図1乃至図4及び図6に示すように、標定要素算出部13は、基準体情報画成部12が画成した一体の基準体モデル102(102i)が含む、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの基準計測値g、sを基準値110(表1参照)としてステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20に基づくサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの撮影測定値f、mをバンドル調整(光束調整)U03(図13参照)をおこなって調整し、基準値110(基準計測値g、s)と撮影測定値f、mとの間の誤差の少ない外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するように構成される。   A three-dimensional measurement system according to a fourth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to third aspects of the present invention. For example, FIG. 1 to FIG. As shown in FIG. 6, the orientation element calculation unit 13 includes a plurality of reference marks included in the sub-reference body 3 that is grasped in advance and included in the integrated reference body model 102 (102 i) defined by the reference body information definition unit 12. 4 and / or a stereo image 20 obtained by photographing with the stereo photographing unit 11 using the reference measurement values g and s of the mutual distance s of the plurality of reference marks 4 as the reference value 110 (see Table 1). Based on the three-dimensional coordinate values g of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 and / or the photographing measurement values f and m of the distances s between the plurality of reference marks 4, bundle adjustment (light beam adjustment) U03 (FIG. 13) To make adjustments The value 110 (reference measurement value g, s) and photographic measurement f, the error less external orientation elements between the m (x, y, z) (ω, φ, κ) configured to calculate a.

このように構成することにより、標定要素算出部13は、基準体情報画成部12が画成した一体の基準体モデル102(102i)が含む、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sをバンドル調整のための基準値110(表1参照)として用いることができる。また、標定要素算出部13は、ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20a、20bに基づく、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値mを、基準値110(基準計測値g、s)に基づいてバンドル調整(光束調整)U03(図13参照)をおこなって調整し、基準値110(基準計測値g、s)と撮影測定値f、mとの間の誤差の少ない外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出することができる。   With this configuration, the orientation element calculation unit 13 includes a plurality of sub-reference bodies 3 that are previously grasped and include the integrated reference body model 102 (102i) defined by the reference body information defining unit 12. The three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g of the reference mark 4 and / or the distance (reference measurement value) s between the plurality of reference marks 4 is used as the reference value 110 (see Table 1) for bundle adjustment. it can. In addition, the orientation element calculation unit 13 calculates the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 based on the stereo images 20a and 20b acquired by the stereo imaging unit 11. The bundled adjustment (luminous flux adjustment) U03 is performed on the photographing measurement value f and / or the photographing measurement value m of the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4 based on the reference value 110 (reference measurement value g, s). (Refer to FIG. 13) to adjust the external orientation element (x, y, z) (ω, φ) with a small error between the reference value 110 (reference measurement value g, s) and the photographed measurement value f, m. , Κ) can be calculated.

このため、標定要素算出部は、基準体情報画成部が画成した基準体モデルに含まれる、サブ基準体をステレオ撮影部で撮影したステレオ画像に基づく撮影測定値を、同じく基準体モデルに含まれる、サブ基準体の基準計測値を基準値としてバンドル調整(光束調整)することができる。この結果、3次元計測システムは誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを更に小型に設けることができる。   For this reason, the orientation element calculation unit includes, in the same way, a reference measurement model based on a stereo image obtained by capturing a sub-reference object in the stereo image acquisition unit included in the reference object model defined by the reference object information definition unit. Bundle adjustment (light flux adjustment) can be performed using the included reference measurement value of the sub-reference body as a reference value. As a result, the three-dimensional measurement system can obtain an external orientation element with few errors, so that the external orientation of the stereo photographing unit can be performed with higher accuracy. For this reason, the sub-reference body can be provided in a smaller size, and the three-dimensional measurement system including a small sub-reference body that is easy to handle can be provided in a smaller size.

また、本発明の第5の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第4の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図1を参照して説明すると、バンドル調整U03(図13参照)の拘束条件(表1参照)は、ステレオ撮影部11の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように構成される。   The three-dimensional measurement system according to the fifth aspect of the present invention is a three-dimensional measurement system according to the fourth aspect of the present invention. For example, referring to FIG. 1, the bundle adjustment U03 (see FIG. 13) ) (See Table 1) is configured such that a greater weighting value is given as the optical axis of the stereo imaging unit 11 is approached.

このように構成することにより、計測精度の良い撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を得ることができるステレオ撮影部11の光軸付近の撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件(表1参照)を付与してバンドル調整(光束調整)U03(図13参照)をおこなうことができる。一方、ステレオ撮影部11の光軸から遠隔した、計測精度が比較的劣るものと考えられる撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)に対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうことができる。このため、計測精度のより良い撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を重視したバンドル調整をおこなうことができる。   By configuring in this way, photographing measurement values (three-dimensional coordinates) in the vicinity of the optical axis of the stereo photographing unit 11 capable of obtaining photographing measurement values (three-dimensional coordinate values f and / or mutual distances m) with high measurement accuracy. For the value f and / or the mutual distance m), a bundle adjustment (light flux adjustment) U03 is given by applying a constraint condition (see Table 1) with a smaller bundle adjustment width to which a larger weighting value is given. 13). On the other hand, a smaller weighting value is applied to a photographing measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) remote from the optical axis of the stereo photographing unit 11 and considered to have relatively poor measurement accuracy. The bundle adjustment can be performed more positively by giving a constraint condition with a larger bundle adjustment width. For this reason, it is possible to perform bundle adjustment with an emphasis on photographing measurement values (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) with better measurement accuracy.

この結果、本態様の3次元計測システムは更に誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを更に小型に設けることができる。例えば、サブ基準体は測定対象物である人体よりも大幅に小さい、一辺が30cmの立方体として設けることができる。   As a result, the three-dimensional measurement system according to this aspect can obtain an external orientation element with less errors, and thus can perform external orientation of the stereo imaging unit with higher accuracy. For this reason, the sub-reference body can be provided in a smaller size, and the three-dimensional measurement system including a small sub-reference body that is easy to handle can be provided in a smaller size. For example, the sub-reference body can be provided as a cube whose side is 30 cm, which is significantly smaller than the human body that is the measurement object.

また、本発明の第6の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第4又は第5の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図1を参照して説明すると、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値g、f及び複数の基準マーク4の相互間距離s、mの情報を共に含む基準体モデル102に付与されるバンドル調整U03(図13参照)の拘束条件(表1参照)は、相互間距離mに付与される重み付けの値と比較して3次元座標値fに付与される重み付けの値が大きな値となるように構成される。   The three-dimensional measurement system according to the sixth aspect of the present invention is a three-dimensional measurement system according to the fourth or fifth aspect of the present invention. For example, referring to FIG. Of bundle adjustment U03 (see FIG. 13) to be given to the reference body model 102 including both the information of the three-dimensional coordinate values g and f of the plurality of reference marks 4 and the mutual distances s and m of the plurality of reference marks 4. The constraint condition (see Table 1) is configured such that the weighting value given to the three-dimensional coordinate value f is larger than the weighting value given to the mutual distance m.

このように構成することにより、その性質から3次元計算空間Vに対して直接に拘束がなされる3次元座標値fを対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件(表1参照)を付与してバンドル調整(光束調整)U03(図13参照)をおこなうことができる。一方、その性質から3次元計算空間Vに対しては直接に拘束がなされることのない相互間距離mに対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうことができる。このため、バンドル調整によって、基準体モデル102が3次元計算空間V内で意図せず回転してしまう等の不具合が生じることがなく、3次元座標値fを3次元計算空間Vに対して拘束する一方で、相互間距離mの値を大きく調整する、3次元計算空間Vに対して拘束されたバンドル調整をおこなうことができる。   By configuring in this way, a larger weighting value is given to the three-dimensional coordinate value f that is directly constrained to the three-dimensional calculation space V due to its properties, and the bundle adjustment width is smaller. It is possible to perform bundle adjustment (light beam adjustment) U03 (see FIG. 13) by giving constraint conditions (see Table 1). On the other hand, for the mutual distance m that is not directly constrained for the three-dimensional calculation space V due to its property, a smaller weighting value is given and a constraint condition with a larger bundle adjustment width is provided. Can be used to make bundle adjustments more actively. For this reason, the bundle adjustment does not cause a problem such that the reference body model 102 rotates unintentionally in the three-dimensional calculation space V, and the three-dimensional coordinate value f is constrained with respect to the three-dimensional calculation space V. On the other hand, the bundle adjustment constrained with respect to the three-dimensional calculation space V that greatly adjusts the value of the mutual distance m can be performed.

この結果、本態様の3次元計測システムは更に誤差の少ない外部標定要素を得ることができるから、更に精度良くステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができる。このため、サブ基準体を更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを更に小型に設けることができる。   As a result, the three-dimensional measurement system according to this aspect can obtain an external orientation element with less errors, and thus can perform external orientation of the stereo imaging unit with higher accuracy. For this reason, the sub-reference body can be provided in a smaller size, and the three-dimensional measurement system including a small sub-reference body that is easy to handle can be provided in a smaller size.

また、本発明の第7の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第6の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図1に示すように、基準体情報画成部12は、ステレオ撮影部11の光軸に最も近いサブ基準体モデル103bに対しては、サブ基準体3bの複数の基準マーク4の3次元座標値の撮影測定値fと、予め把握されたサブ基準体3bの複数の基準マーク4の3次元座標値の基準計測値gとを画成し;ステレオ撮影部11の光軸に最も近いサブ基準体モデル103b以外のサブ基準体モデル103a、103cに対しては、サブ基準体3a、3cの複数の基準マーク4の相互間距離の撮影測定値mと、予め把握されたサブ基準体3a、3cの複数の基準マーク4の相互間距離の基準計測値sとを画成する。   Moreover, the three-dimensional measurement system according to the seventh aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to sixth aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. For the sub reference body model 103b that is closest to the optical axis of the stereo photographing unit 11, the reference body information defining unit 12 captures the measurement values f of the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks 4 of the sub reference body 3b. And a reference measurement value g of the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks 4 of the sub reference body 3b grasped in advance; a sub reference other than the sub reference body model 103b closest to the optical axis of the stereo photographing unit 11 For the body models 103a and 103c, the photographing measurement value m of the distance between the plurality of reference marks 4 of the sub-reference bodies 3a and 3c and the plurality of reference marks 4 of the sub-reference bodies 3a and 3c that have been grasped in advance. Reference measurement value s of mutual distance and Defining.

このように構成することにより、基準体情報画成部12は、撮影測定精度の最も高い領域に位置する、ステレオ撮影部11の光軸に最も近い、例えば、サブ基準体3bに対しては基準マーク4の3次元座標値f、gを用いてサブ基準体モデル103bを画成することができる。一方、撮影測定精度の最も高い領域に位置する、ステレオ撮影部11の光軸に最も近いサブ基準体3b以外の、例えば、サブ基準体3a、3cに対しては複数の基準マーク4の相互間距離m、sを用いてサブ基準体モデル103a、103cを画成することができる。   By configuring in this way, the reference body information defining unit 12 is positioned closest to the optical axis of the stereo imaging unit 11 located in the region where the imaging measurement accuracy is highest, for example, for the sub-reference body 3b. The sub-reference body model 103b can be defined using the three-dimensional coordinate values f and g of the mark 4. On the other hand, for example, sub-reference bodies 3a and 3c other than the sub-reference body 3b closest to the optical axis of the stereo imaging unit 11 located in the region where the shooting measurement accuracy is highest are between the plurality of reference marks 4. The sub-reference body models 103a and 103c can be defined using the distances m and s.

このため、基準体情報画成部は、ステレオ撮影部の光軸に最も近い領域については、高い撮影測定精度で測定された基準マークの3次元座標値を用いて精度良くサブ基準体モデルを画成する一方で、ステレオ撮影部の光軸から離間した領域については、複数の基準マークの相互間距離を用いてサブ基準体モデルを画成して一体の基準体モデルを画成することができる。このため、3次元計算空間への拘束の強い3次元座標値(撮影測定値)に対する撮影測定誤差の影響をより低く抑えることができると共に、光軸から離間することによって撮影測定誤差を比較的多く含む相互間距離(撮影測定値)については積極的にバンドル調整(光束調整)をおこなうように基準体モデルを画成することができるから、更に精度の高い外部標定要素を効率良く得ることができる、優れた基準体モデルを画成することができる。   For this reason, the reference body information defining unit accurately defines the sub-reference body model using the three-dimensional coordinate value of the reference mark measured with high photographing measurement accuracy for the region closest to the optical axis of the stereo photographing unit. On the other hand, for a region separated from the optical axis of the stereo photographing unit, a sub-reference body model can be defined by using a distance between a plurality of reference marks to define an integrated reference body model. . For this reason, it is possible to suppress the influence of the photographing measurement error on the three-dimensional coordinate value (photographing measurement value) having a strong constraint on the three-dimensional calculation space, and relatively increase the photographing measurement error by separating from the optical axis. Since the reference body model can be defined so as to positively perform bundle adjustment (light beam adjustment) with respect to the mutual distance (photometric measurement value) including it, it is possible to efficiently obtain a more accurate external orientation element. An excellent reference model can be defined.

また、本発明の第8の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第7の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図5に示すように、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1が配置される床面16に複数の床面基準マーク16bを備え;ステレオ撮影部11a〜11dは、複数の床面基準マーク16bをステレオ撮影するように構成され;基準体情報画成部12は、複数の床面基準マーク16bのステレオ画像20(図10参照)に基づいて測定対象物1が配置される床面16の情報を3次元計算空間V(図1参照)において一の平面(基準平面)106(図1参照)の情報として基準体モデル102(図1参照)に組み込んで画成するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the eighth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to seventh aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. In the three-dimensional measurement space R, the floor surface 16 on which the measurement object 1 is arranged is provided with a plurality of floor surface reference marks 16b; The reference body information defining unit 12 uses the stereo image 20 (see FIG. 10) of the plurality of floor surface reference marks 16b to obtain information about the floor surface 16 on which the measurement object 1 is placed in the three-dimensional calculation space V 1), it is configured to be incorporated into the reference body model 102 (see FIG. 1) and defined as information on one plane (reference plane) 106 (see FIG. 1).

このように構成することにより、3次元計測システム10は、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1が配置される床面16に複数の床面基準マーク16bを備える。また、3次元計測システム10が備えるステレオ撮影部11a〜11dは、複数の床面基準マーク16bをステレオ撮影するように構成される。また、3次元計測システム10が備える基準体情報画成部12は、複数の床面基準マーク16bのステレオ画像20a、20b(図10参照)に基づいて測定対象物1が配置される床面16の情報を3次元計算空間V(図1参照)において一の平面(基準平面)106(図1参照)の情報として基準体モデル102(図1参照)に組み込んで画成することができる。   By configuring in this way, the three-dimensional measurement system 10 includes a plurality of floor surface reference marks 16b on the floor surface 16 on which the measurement object 1 is arranged in the three-dimensional measurement space R. In addition, the stereo imaging units 11a to 11d provided in the three-dimensional measurement system 10 are configured to perform stereo imaging of the plurality of floor surface reference marks 16b. Further, the reference body information defining unit 12 included in the three-dimensional measurement system 10 is a floor surface 16 on which the measurement object 1 is arranged based on stereo images 20a and 20b (see FIG. 10) of a plurality of floor surface reference marks 16b. Can be incorporated into the reference body model 102 (see FIG. 1) and defined as information on one plane (reference plane) 106 (see FIG. 1) in the three-dimensional calculation space V (see FIG. 1).

このため、本態様の3次元計測システムが画成する基準体モデルは3次元計測の計測基準面として用いることができる基準平面の情報を有してステレオ撮影部の外部標定をおこなうことができるから、3次元計測システムが画成する3次元計測座標系は基準平面の情報を有することができる。このため、例えば、3次元計測座標系の座標変換をおこなうことにより、3次元計測座標系は基準平面上に原点を有する3次元座標系とすることができるから、複数の3次元計測の計測結果を同一の基準平面を計測基準面とする3次元計測座標系における3次元計測結果の情報として正規化することができる。このため、比較統計が容易な、更に情報価値の高い3次元計測結果を得ることができる。   For this reason, the reference body model defined by the three-dimensional measurement system of this aspect has information on a reference plane that can be used as a measurement reference plane for three-dimensional measurement, and can perform external orientation of the stereo imaging unit. A three-dimensional measurement coordinate system defined by the three-dimensional measurement system can have reference plane information. For this reason, for example, by performing coordinate transformation of the three-dimensional measurement coordinate system, the three-dimensional measurement coordinate system can be a three-dimensional coordinate system having an origin on the reference plane. Can be normalized as information of a three-dimensional measurement result in a three-dimensional measurement coordinate system using the same reference plane as a measurement reference plane. For this reason, it is possible to obtain a three-dimensional measurement result with easy comparison statistics and higher information value.

また、本発明の第9の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第8の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図9に示すように、3次元計測部14は、3次元計算空間V(又は対応する3次元計測空間R)(図1参照)において測定対象物1が含まれる検出処理限定空間21を設定する検出処理限定空間設定部14a(図7参照)を有し、検出処理限定空間設定部14aは、一対のステレオ画像20a、20b上での対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02(図15参照)するように構成される。   Moreover, the three-dimensional measurement system according to the ninth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to eighth aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. The three-dimensional measurement unit 14 sets a detection process limited space setting unit 14a that sets a detection process limited space 21 in which the measurement object 1 is included in the three-dimensional calculation space V (or the corresponding three-dimensional measurement space R) (see FIG. 1). (See FIG. 7), the detection processing limited space setting unit 14a limits the range for performing corresponding point detection processing (stereo matching processing) on the pair of stereo images 20a and 20b within the detection processing limited space 21. (See FIG. 15).

このように構成することにより、3次元計測システム10が備える3次元計測部14は、3次元計算空間V(又は対応する3次元計測空間R)(図1参照)において測定対象物1が含まれる検出処理限定空間21を設定する検出処理限定空間設定部14a(図7参照)を有する。また、検出処理限定空間設定部14aは、一対のステレオ画像20a、20b上での対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02(図15参照)することができる。   With this configuration, the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 includes the measurement object 1 in the three-dimensional calculation space V (or the corresponding three-dimensional measurement space R) (see FIG. 1). It has a detection process limited space setting unit 14a (see FIG. 7) for setting the detection process limited space 21. Further, the detection processing limited space setting unit 14a limits the range in which the corresponding point detection processing (stereo matching processing) on the pair of stereo images 20a and 20b is performed within the detection processing limited space A02 (see FIG. 15). Can do.

このため、応分の情報処理時間を要する対応点検出処理(ステレオマッチング処理)の処理対象範囲を検出処理限定空間内に限定することができるから、対応点検出処理の情報処理時間を短縮して迅速に3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, the processing target range of the corresponding point detection process (stereo matching process) that requires an appropriate information processing time can be limited within the detection processing limited space, and thus the information processing time of the corresponding point detection process can be shortened and quickly performed. 3D measurement can be performed.

また、本発明の第10の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第9の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図9に示すように、検出処理限定空間設定部14a(図7参照)は、ステレオ撮影部11(図1参照)が撮影した測定対象物1のステレオ画像20a、20b上の2次元平面空間において対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を限定A02(図15参照)するように構成され、ステレオ画像20a、20b上の検出処理限定空間21に対応する範囲以外の部分22を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the tenth aspect of the present invention is the same as the three-dimensional measurement system according to the ninth aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. 7) limits the range in which the corresponding point detection process (stereo matching process) is performed in the two-dimensional plane space on the stereo images 20a and 20b of the measurement object 1 photographed by the stereo photographing unit 11 (see FIG. 1) A02 ( 15), and a range in which the corresponding point detection process is performed by filling the portion 22 other than the range corresponding to the detection process limited space 21 on the stereo images 20a and 20b with a single color is included in the detection process limited space 21. It is configured to be limited A02.

このように構成することにより、3次元計測システム10が備える3次元計測部14が有する検出処理限定空間設定部14a(図7参照)は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上に測定対象物1が投影された、ステレオ画像20a、20b上の2次元平面空間において対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を限定A02(図15参照)することができる。また、検出処理限定空間設定部14aは、ステレオ画像20a、20b上の検出処理限定空間21に対応する範囲以外の部分22を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02することができる。   With this configuration, the detection processing limited space setting unit 14a (see FIG. 7) included in the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 is placed on the stereo images 20a and 20b photographed by the stereo photographing unit 11. The range in which the corresponding point detection process (stereo matching process) is performed in the two-dimensional plane space on the stereo images 20a and 20b on which the measurement object 1 is projected can be limited A02 (see FIG. 15). In addition, the detection processing limited space setting unit 14a sets a range in which the corresponding point detection processing is performed by painting a portion 22 other than the range corresponding to the detection processing limited space 21 on the stereo images 20a and 20b in the detection processing limited space 21. Limited to A02.

このため、3次元計算空間を一対のステレオ画像上に投影した2次元平面上において対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなうことで、対応点検出処理を更に迅速におこなうことができる。また、検出処理限定空間以外の部分をステレオ画像上の2次元平面上において単色で塗りつぶすことで、対応点検出処理における誤検出を確実に防止して、対応点検出処理を更に迅速におこなうことができる。   Therefore, by performing the corresponding point detection process (stereo matching process) on the two-dimensional plane obtained by projecting the three-dimensional calculation space onto a pair of stereo images, the corresponding point detection process can be performed more quickly. Further, by painting a portion other than the detection processing limited space with a single color on the two-dimensional plane on the stereo image, it is possible to reliably prevent erroneous detection in the corresponding point detection processing and to perform the corresponding point detection processing more quickly. it can.

また、本発明の第11の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第10の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図10に示すように、3次元計測システム10は、外部標定要素算出S04(図12参照)時からの3次元計測空間R(図1参照)におけるステレオ撮影部11の位置変動29を検出M01(図14参照)する撮影位置変動検出部15(図7参照)を備え、撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04後に得たステレオ画像20a、20bと、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04時に得たステレオ画像20a、20bとを比較することで、3次元計測空間Rにおけるステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the eleventh aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to tenth aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. The three-dimensional measurement system 10 detects the position change 29 of the stereo photographing unit 11 in the three-dimensional measurement space R (see FIG. 1) from the time of the external orientation element calculation S04 (see FIG. 12). A fluctuation detection unit 15 (see FIG. 7) is provided, and the shooting position fluctuation detection unit 15 includes stereo images 20a and 20b obtained after the stereo shooting unit 11 acquires the external orientation element calculation S04, and the stereo shooting unit 11 calculates the external orientation element S04. By comparing the stereo images 20a and 20b obtained at times, the presence / absence of the position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R is detected M01. .

このように構成することにより、3次元計測システム10は、外部標定要素算出S04時からの3次元計測空間R(図1参照)におけるステレオ撮影部11の位置変動29を検出M01(図14参照)する撮影位置変動検出部15(図7参照)を備える。また、撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04後に得たステレオ画像20a、20bと、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04時に得たステレオ画像20a、20bとを比較することで、3次元計測空間Rにおけるステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01することができる。   With this configuration, the three-dimensional measurement system 10 detects the position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R (see FIG. 1) from the time of the external orientation element calculation S04 (see FIG. 14) An imaging position variation detector 15 (see FIG. 7) is provided. In addition, the photographing position variation detection unit 15 includes stereo images 20a and 20b obtained after the stereo photographing unit 11 after the external orientation element calculation S04, and stereo images 20a and 20b obtained by the stereo photographing unit 11 during the external orientation element calculation S04. By comparison, the presence / absence of the position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R can be detected M01.

このため、本態様の3次元計測システムは、撮影位置変動検出部により、外部標定要素算出時と比較してステレオ撮影部が位置変動を生じているか否かを検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, since the three-dimensional measurement system of this aspect can detect and grasp whether or not the stereo photographing unit has caused the position variation as compared with the time of calculating the external orientation element by the photographing position variation detection unit. In addition, it is possible to perform three-dimensional measurement with high accuracy while maintaining the localization state of the stereo photographing unit when calculating the external orientation element.

また、本発明の第12の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第11の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図10に示すように、ステレオ撮影部11は、位置変動検出ターゲットマーク17aが貼付された支持部17に固定されて支持されるように構成されて位置変動検出ターゲットマーク17aをステレオ撮影するように構成され、撮影位置変動検出部15(図7参照)は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の位置変動検出ターゲットマーク17aの位置を外部標定要素算出S04(図12参照)時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01(図14参照)するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the twelfth aspect of the present invention is the same as the three-dimensional measurement system according to the eleventh aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. The position change detection target mark 17a is configured to be fixedly supported by the support unit 17 to which the target mark 17a is affixed and is photographed in stereo, and the image position change detection unit 15 (see FIG. 7) The stereo photographing unit 11 compares the position of the position variation detection target mark 17a on the stereo images 20a and 20b photographed by the stereo photographing unit 11 between the external orientation element calculation S04 (see FIG. 12) and after the external orientation element calculation S04. The presence / absence of the position fluctuation 29 is detected M01 (see FIG. 14).

このように構成することにより、位置変動検出ターゲットマーク17aが貼付された支持部17に固定されて支持されたステレオ撮影部11は、位置変動検出ターゲットマーク17aをステレオ撮影することができる。また、撮影位置変動検出部15(図7参照)は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の位置変動検出ターゲットマーク17aの位置(画像上の位置)を外部標定要素算出S04時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01(図14参照)することができる。   With this configuration, the stereo photographing unit 11 fixed and supported by the support unit 17 to which the position variation detection target mark 17a is attached can photograph the position variation detection target mark 17a in stereo. Further, the photographing position variation detection unit 15 (see FIG. 7) calculates the position (position on the image) of the position variation detection target mark 17a on the stereo images 20a and 20b photographed by the stereo photographing unit 11 at the time of external orientation element calculation S04. And after the external orientation element calculation S04, it is possible to detect M01 (see FIG. 14) whether or not the position change 29 of the stereo photographing unit 11 is present.

このため、撮影位置変動検出部はステレオ撮影部を固定して支持する支持部に貼付された位置変動検出ターゲットマークを監視基準点として、ステレオ撮影部が撮影するステレオ画像上において、外部標定要素算出時からのステレオ撮影部の位置変動の有無を検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, the photographing position variation detection unit calculates an external orientation element on the stereo image photographed by the stereo photographing unit with the position variation detection target mark attached to the support unit that fixes and supports the stereo photographing unit as a monitoring reference point. Since it is possible to detect and grasp whether or not the position of the stereo photographing unit has changed from the time, it is possible to accurately perform three-dimensional measurement while maintaining the localization state of the stereo photographing unit when calculating the external orientation element.

また、本発明の第13の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第11又は第12の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図10に示すように、ステレオ撮影部11は、測定対象物1(図5参照)が配置される床面16上の床面基準マーク16bを撮影するように構成され、撮影位置変動検出部15(図7参照)は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の床面基準マーク16bの位置を外部標定要素算出S04時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01(図14参照)するように構成される。   Further, the three-dimensional measurement system according to the thirteenth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to the eleventh or twelfth aspect of the present invention. For example, as shown in FIG. The floor reference mark 16b on the floor surface 16 on which the measurement object 1 (see FIG. 5) is arranged is photographed. The photographing position variation detection unit 15 (see FIG. 7) is photographed by the stereo photographing unit 11. The position of the floor reference mark 16b on the stereo images 20a, 20b is compared between the external orientation element calculation S04 and after the external orientation element calculation S04, and the presence / absence of the position variation 29 of the stereo photographing unit 11 is detected M01 (FIG. 14). Configured to refer to).

このように構成することにより、ステレオ撮影部11は、測定対象物1(図5参照)が配置される床面16上の床面基準マーク16bを撮影することができる。また、撮影位置変動検出部15(図7参照)は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の床面基準マーク16bの位置(画像上の位置)を外部標定要素算出S04時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出M01(図14参照)することができる。   With this configuration, the stereo photographing unit 11 can photograph the floor reference mark 16b on the floor 16 on which the measurement object 1 (see FIG. 5) is arranged. Further, the photographing position variation detection unit 15 (see FIG. 7) determines the position of the floor reference mark 16b (position on the image) on the stereo images 20a and 20b photographed by the stereo photographing unit 11 at the time of external orientation element calculation S04. The presence / absence of the position variation 29 of the stereo photographing unit 11 can be detected M01 (see FIG. 14) compared with after the external orientation element calculation S04.

このため、撮影位置変動検出部は測定対象物が配置される床面上の床面基準マークを監視基準点として、ステレオ撮影部が撮影するステレオ画像上において、外部標定要素算出時からのステレオ撮影部の位置変動の有無を検出して把握することができるから、外部標定要素算出時におけるステレオ撮影部の定位状態を維持して精度良く3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, the imaging position variation detection unit uses the floor reference mark on the floor on which the measurement object is placed as a monitoring reference point, and the stereo imaging from the time of calculating the external orientation element on the stereo image captured by the stereo imaging unit. Since it is possible to detect and grasp the presence / absence of the position change of the part, it is possible to accurately perform the three-dimensional measurement while maintaining the localization state of the stereo photographing part at the time of calculating the external orientation element.

また、本発明の第14の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第13の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図11に示すように、3次元計測部14は、測定対象物1が撮影された一のステレオ画像27から測定対象物1が含まれていない他のステレオ画像28を差し引くことで、測定対象物1の背景9を除去A03(図15参照)する背景除去部14b(図7参照)を有する。   Moreover, the three-dimensional measurement system according to the fourteenth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to thirteenth aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. The three-dimensional measurement unit 14 removes the background 9 of the measurement object 1 by subtracting another stereo image 28 that does not include the measurement object 1 from the one stereo image 27 in which the measurement object 1 is captured A03. A background removing unit 14b (see FIG. 7) is provided (see FIG. 15).

このように構成することにより、3次元計測システム10が備える3次元計測部14が有する背景除去部14b(図7参照)は、測定対象物1が撮影された一のステレオ画像27から背景9が撮影された測定対象物1が含まれていない他のステレオ画像28を差し引くことで、測定対象物1の背景9を除去A03(図15参照)することができる。   With this configuration, the background removal unit 14b (see FIG. 7) included in the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 has the background 9 from one stereo image 27 in which the measurement object 1 is captured. The background 9 of the measurement object 1 can be removed A03 (see FIG. 15) by subtracting another stereo image 28 that does not include the photographed measurement object 1.

このため、本態様の3次元計測システムは、測定対象物が撮影された一のステレオ画像から測定対象物が含まれていない他のステレオ画像を差し引いて背景を除去することで、対応点検出処理(ステレオマッチング処理)の負担となる背景を除去することができるから、迅速かつ効率的に3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, the three-dimensional measurement system according to the present aspect removes the background by subtracting the other stereo image that does not include the measurement object from the one stereo image in which the measurement object is photographed. Since the background which is a burden of (stereo matching processing) can be removed, three-dimensional measurement can be performed quickly and efficiently.

また、本発明の第15の態様に係る3次元計測システムは、本発明の第1乃至第14の態様のいずれか一の態様に係る3次元計測システムにおいて、例えば、図9に示すように、3次元計測部14は、前処理部14c1(図8参照)と詳細処理部14c2(図8参照)とを有するステレオマッチング処理部14c(図7参照)を有し、ステレオマッチング処理部14cは、前処理部14c1でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21a内を処理対象として詳細処理部14c2で詳細マッチング処理A08(図15参照)をおこなうように構成される。   A three-dimensional measurement system according to the fifteenth aspect of the present invention is the three-dimensional measurement system according to any one of the first to fourteenth aspects of the present invention. For example, as shown in FIG. The three-dimensional measurement unit 14 includes a stereo matching processing unit 14c (see FIG. 7) having a preprocessing unit 14c1 (see FIG. 8) and a detailed processing unit 14c2 (see FIG. 8). Detailed matching processing A08 (see FIG. 15) is performed in the detailed processing unit 14c2 with the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a determined by the preprocessing unit 14c1 as a processing target.

このように構成することにより、3次元計測システム10が備える3次元計測部14は、前処理部14c1(図8参照)と詳細処理部14c2(図8参照)とを有するステレオマッチング処理部14c(図7参照)を有する。また、ステレオマッチング処理部14cは、前処理部14c1でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21a内を処理対象として詳細処理部14c2で詳細マッチング処理A08(図15参照)をおこなうことができる。   With this configuration, the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 includes a stereo matching processing unit 14c (including a preprocessing unit 14c1 (see FIG. 8)) and a detailed processing unit 14c2 (see FIG. 8). (See FIG. 7). Further, the stereo matching processing unit 14c sets the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a determined to be matched by the preprocessing unit 14c1 as a processing target and performs the detailed matching processing A08 (see FIG. 15) in the detailed processing unit 14c2. Can be done.

このため、本態様の3次元計測システムは、3次元計測における最大の情報処理時間を占める詳細マッチング処理の処理対象範囲を、比較的迅速におこなうことができる第1のマッチング処理である前処理マッチングによってマッチング判定された詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)内に限定して詳細マッチング処理をおこなうことで、詳細マッチング処理の情報処理時間を抑制して、迅速かつ効率的に3次元計測をおこなうことができる。   For this reason, the three-dimensional measurement system of this aspect is the pre-matching that is the first matching process that can perform the processing target range of the detailed matching process that occupies the maximum information processing time in the three-dimensional measurement relatively quickly. By performing detailed matching processing within the detailed matching processing range (detail detection limited space) determined by matching, the information processing time of the detailed matching processing is suppressed, and three-dimensional measurement can be performed quickly and efficiently. Can be done.

また、本発明の第16の態様に係る測定対象物を3次元計測する方法は、例えば図12に示すように、測定対象物1(図1参照)の全体をカバーする基準体2(図1参照)の一部を構成する、3次元計測空間R(図1参照)における複数の基準マーク4(図1参照)の3次元座標値g(図1参照)及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離s(図1参照)の計測基準値g、sが予め把握された複数の基準マーク4を有するサブ基準体3(図1参照)を3次元計測空間R内に提供するステップ(S01)と;3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像20(図9参照)を得るステップ(S02)と;ステレオ撮影して得たステレオ画像20に基づくサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの撮影測定値f、m(図1参照)と予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの基準計測値g、sとを含む、基準体2の3次元数値解析モデルである基準体モデル102(図1参照)を3次元計算空間V(図1参照)中に一体として画成するステップ(S03)と;画成するステップ(S03)で画成された基準体モデル102を用いてステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を外部標定法により算出するステップ(S04)と;外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が算出されたステレオ撮影により測定対象物1を撮影して測定対象物1を3次元計測するステップ(S05)とを備え;3次元計測空間Rは、サブ基準体3及び測定対象物1を現実に設置して3次元計測をおこなう実空間Rであり;3次元計算空間Vは、3次元計測空間Rに対応する、ステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の外部標定法による算出をおこなうための仮想空間Vである。   Moreover, the method for three-dimensionally measuring the measurement object according to the sixteenth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 12, a reference body 2 (FIG. 1) that covers the entire measurement object 1 (see FIG. 1). Of a plurality of reference marks 4 (see FIG. 1) and / or a plurality of reference marks 4 in a three-dimensional measurement space R (see FIG. 1) constituting a part of A step of providing a sub-reference body 3 (see FIG. 1) having a plurality of reference marks 4 in which the measurement reference values g and s of the mutual distance s (see FIG. 1) are previously grasped in the three-dimensional measurement space R (S01) And (S02) obtaining a stereo image 20 (see FIG. 9) by stereo shooting the sub-reference body 3 from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space R; and sub-reference based on the stereo image 20 obtained by stereo shooting. The tertiary of the plurality of reference marks 4 that the body 3 has The measurement values f and m (see FIG. 1) of the coordinate value g and / or the mutual distance s between the plurality of reference marks 4 and the three-dimensional coordinate values g of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 previously grasped. And / or a reference body model 102 (see FIG. 1), which is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 2, including the reference measurement values g and s of the mutual distance s of the plurality of reference marks 4. (See FIG. 1), step (S03) for defining as a single unit, and external orientation elements (x, y, z) for stereo shooting using the reference body model 102 defined in the step (S03) for defining. Step (S04) of calculating (ω, φ, κ) by the external orientation method; and photographing the measurement object 1 by stereo photographing in which the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated. And the step (S05) of measuring the measurement object 1 three-dimensionally The three-dimensional measurement space R is a real space R in which the sub-reference body 3 and the measurement object 1 are actually installed to perform the three-dimensional measurement; the three-dimensional calculation space V corresponds to the three-dimensional measurement space R. This is a virtual space V for calculating the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of stereo photography by the external orientation method.

このように構成することにより、測定対象物1(図1参照)の全体をカバーする基準体2(図1参照)の一部を構成する、3次元計測空間R(図1参照)における複数の基準マーク4(図1参照)の3次元座標値(基準計測値)g(図1参照)及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)s(図1参照)が予め把握された複数の基準マーク4を有するサブ基準体3(図1参照)を3次元計測空間R内に提供することができる(S01)。また、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像20a、20bを得ることができる(S02)。また、ステレオ撮影して得たステレオ画像20a、20bに基づく、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f(図1参照)及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値m(図1参照)と、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sとを含む、基準体2の3次元数値解析モデルである基準体モデル102(図1参照)を3次元計算空間V(図1参照)中に一体として画成することができる(S03)。また、画成するステップ(S03)で画成された基準体モデル102を用いてステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を外部標定法により算出することができる(S04)。また、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が算出されたステレオ撮影により測定対象物1を撮影して測定対象物1を3次元計測することができる(S05)。   With this configuration, a plurality of objects in the three-dimensional measurement space R (see FIG. 1) that constitutes a part of the reference body 2 (see FIG. 1) that covers the entire measurement object 1 (see FIG. 1). The three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g (see FIG. 1) of the reference mark 4 (see FIG. 1) and / or the mutual distance (reference measurement value) s (see FIG. 1) of the plurality of reference marks 4 is grasped in advance. The sub-reference body 3 (see FIG. 1) having the plurality of reference marks 4 thus formed can be provided in the three-dimensional measurement space R (S01). In addition, stereo images 20a and 20b can be obtained by stereo shooting the sub-reference body 3 from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space R (S02). Further, based on the stereo images 20a and 20b obtained by stereo shooting, the shooting measurement values f (see FIG. 1) of the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in the sub reference body 3 and / or Alternatively, the photographing measurement value m (see FIG. 1) of the mutual distance (reference measurement value) s between the plurality of reference marks 4 and the three-dimensional coordinate values (reference values) of the plurality of reference marks 4 possessed by the sub-reference body 3 previously grasped. Three-dimensional calculation of a reference body model 102 (see FIG. 1), which is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 2, including the measurement value) g and / or the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4. It can be defined as one in the space V (see FIG. 1) (S03). Further, the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) for stereo shooting can be calculated by the external orientation method using the reference body model 102 defined in the defining step (S03). Yes (S04). Further, the measurement object 1 can be photographed three-dimensionally by photographing the measurement object 1 by stereo photography in which the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated (S05).

このため、本態様の測定対象物を3次元計測する方法は、基準体の一部を構成する、即ち、基準体よりも小型のサブ基準体をステレオ撮影して得たステレオ画像並びにサブ基準体を予め基準計測して得た基準計測値に基づいて、3次元計測空間において測定対象物の全体をカバーする基準体に対応し、3次元計算空間において空間前方交会法の共面条件に従う、サブ基準体の撮影測定値の情報と基準計測値の情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデルを3次元計算空間に一体として画成すると共に、基準体モデルを用いてステレオ撮影を精度良く外部標定して測定対象物の3次元計測を精度良くおこなうことができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体を備える3次元計測システムを小型に設けることができる。   For this reason, the method for three-dimensional measurement of the measurement object of this aspect forms a part of the reference body, that is, a stereo image obtained by taking a stereo image of a sub-reference body smaller than the reference body and the sub-reference body. Corresponding to the reference body covering the entire measurement object in the three-dimensional measurement space, based on the reference measurement value obtained by performing the reference measurement in advance, and following the coplanar conditions of the spatial forward intersection method in the three-dimensional calculation space, A reference body model, which is one numerical analysis model, including information on the measured values of the reference body and information on the reference measurements is defined as a single unit in the three-dimensional calculation space, and stereo shooting is performed using the reference body model. Since the external orientation can be accurately performed and the three-dimensional measurement of the measurement object can be performed with high accuracy, a three-dimensional measurement system including a small sub-reference body that is easy to handle can be provided in a small size.

本発明による3次元計測システム及び3次元計測方法によれば、外部標定の容易なステレオ撮影による3次元計測システム及び3次元計測方法を提供することができる。   According to the three-dimensional measurement system and the three-dimensional measurement method according to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method based on stereo photography that facilitates external orientation.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る3次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of external orientation of the three-dimensional measurement system according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施の形態に係る3次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of external orientation of the three-dimensional measurement system according to the second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3の実施の形態に係る3次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of external orientation of the three-dimensional measurement system according to the third embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施の形態に係る3次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of external orientation of the three-dimensional measurement system according to the third embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1乃至第3の実施の形態に係る3次元計測システムの配置の例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the three-dimensional measurement system according to the first to third embodiments of the present invention. 図6は、本発明の第4の実施の形態に係る3次元計測システムの外部標定の例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of external orientation of the three-dimensional measurement system according to the fourth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1乃至第4の実施の形態に係る3次元計測システムの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional measurement system according to the first to fourth embodiments of the present invention. 図8は、本発明の第1乃至第4の実施の形態に係る3次元計測システムが備える3次元計測部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a three-dimensional measurement unit included in the three-dimensional measurement system according to the first to fourth embodiments of the present invention. 図9は、本発明の第1乃至第4の実施の形態に係るステレオマッチング処理限定空間の設定の例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of setting a stereo matching process limited space according to the first to fourth embodiments of the present invention. 図10は、本発明の第1乃至第4の実施の形態に係るステレオ撮影部の位置変動の検出の例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of detection of a position variation of the stereo imaging unit according to the first to fourth embodiments of the present invention. 図11は、本発明の第1乃至第4の実施の形態に係る背景の除去処理の例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of background removal processing according to the first to fourth embodiments of the present invention. 図12は、本発明の第5の実施の形態に係る測定対象物を3次元計測する方法を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a method for three-dimensionally measuring a measurement object according to the fifth embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第5の実施の形態に係る測定対象物を3次元計測する方法における3次元計測をセットアップする方法を更に詳細に示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing in more detail a method for setting up three-dimensional measurement in the method for three-dimensionally measuring a measurement object according to the fifth embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第5の実施の形態に係る測定対象物を3次元計測する方法を更に詳細に示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing in more detail a method for three-dimensionally measuring a measurement object according to the fifth embodiment of the present invention. 図15は、本発明の第5の実施の形態に係る測定対象物を3次元計測する方法におけるステレオマッチング処理方法を更に詳細に示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing in more detail the stereo matching processing method in the method for three-dimensionally measuring the measurement object according to the fifth embodiment of the present invention. 図16は、本発明の第1乃至第5の実施の形態に係る3次元計測におけるステレオ撮影の外部標定を説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating external orientation for stereo imaging in three-dimensional measurement according to the first to fifth embodiments of the present invention. 図17は、従来の3次元計測を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating conventional three-dimensional measurement.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.

図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る3次元計測システムを詳細に説明する。なお、本実施の形態の3次元計測システム10の全体の構成の説明は、後に図7、図8及び図12を参照して詳しく説明する。本実施の形態の3次元計測システム10(図7参照)は、測定対象物1である人体の全体をカバーする基準体2の一部を構成する、サブ基準体3a、3b、3c(以下、3個のサブ基準体3a、3b、3cを個別に区別する必要がないときは、単にサブ基準体3という)を複数(例えば、3個)備える。即ち、サブ基準体3は、測定対象物1の一部をカバーする。基準体2が測定対象物1の全体をカバーするとは、典型的には、測定対象物1の全体が占める空間よりも大きな空間によって測定対象物1を完全に包含することをいうが、本明細書では、必ずしも測定対象物1の全体が占める空間を完全に包含している場合のみに限定されるものではなく、測定対象物1の主要部(測定をすべき部分)を包含していればよく、その意味で測定対象物1の一部が占める空間を包含している場合もいうものとする。例えば、測定対象物1である人体の胴体の部分を測定したい場合には、両手を広げた人物の両手部分を包含していなくとも、基準体2は、測定対象物1である人体の全体をカバーしているものというものとする。   With reference to FIG. 1, the three-dimensional measurement system according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. The overall configuration of the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment will be described in detail later with reference to FIGS. 7, 8, and 12. The three-dimensional measurement system 10 (see FIG. 7) of the present embodiment includes sub-reference bodies 3a, 3b, 3c (hereinafter referred to as “parts of a reference body 2” that covers the entire human body that is the measurement object 1). When it is not necessary to individually distinguish the three sub-reference bodies 3a, 3b, 3c, a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3) are provided. That is, the sub reference body 3 covers a part of the measurement object 1. The reference body 2 covering the entire measurement object 1 typically means that the measurement object 1 is completely encompassed by a space larger than the space occupied by the entire measurement object 1. The document is not necessarily limited to the case where the entire measurement object 1 occupies the entire space, but includes the main part of the measurement object 1 (the part to be measured). Well, in that sense, a case where a space occupied by a part of the measuring object 1 is included. For example, when it is desired to measure the body part of the human body that is the measurement object 1, the reference body 2 does not include the hands part of the person with both hands spread out. Let's say what is covered.

ステレオ撮影を用いた3次元計測システム10において、ステレオ撮影部11の外部標定をおこなう場合には、外部標定に用いる基準体2の内側の空間と外側の空間との間では線形性が保たれるわけではない(非線形である)。このため、原則的には、測定対象物1の全体が占める空間を完全に包含する基準体2を用いて外部標定をおこなうものとするとよい。しかしながら、例外的には、ステレオ撮影部11の外部標定の精度が大きく損なわれることのない限度の範囲内において、測定対象物1の大部分が占める空間を包含する基準体2を用いて外部標定をおこなう場合にも3次元計測が有効である場合も存在する。このような場合には、基準体2は測定対象物1の全体を実質的にカバーしているものということができる。   In the three-dimensional measurement system 10 using stereo imaging, when external orientation of the stereo imaging unit 11 is performed, linearity is maintained between the space inside and outside the reference body 2 used for external orientation. Not necessarily (non-linear). Therefore, in principle, it is preferable to perform external orientation using the reference body 2 that completely includes the space occupied by the entire measurement object 1. However, as an exception, the external orientation is determined by using the reference body 2 including the space occupied by the majority of the measurement object 1 within a range where the accuracy of the external orientation of the stereo imaging unit 11 is not significantly impaired. There are cases where three-dimensional measurement is effective even when performing the above. In such a case, it can be said that the reference body 2 substantially covers the entire measurement object 1.

例えば、原則に沿って、測定対象物1である一の人物の全体をカバーする基準体2を用いてステレオ撮影部11の外部標定をおこなうことができる。この場合において、例えば、一の人物よりも身長、肩幅が大きな他の人物をそのまま3次元計測する場合も存在し得る。また、この場合に、基準体2では、身長、肩幅が大きい他の人物の全体をカバーすることができない場合も存在し得る。この場合にも、ステレオ撮影部11の外部標定の精度が大きく損なわれることのない限度の範囲内において、例外的に、当初の外部標定がおこなわれたままの状態で有効な3次元計測をおこなうことができる場合も存在する。このような場合には、身長、肩幅が大きな他の人物に対しては、基準体2は、身長、肩幅が大きな他の人物の大部分を占める空間を包含する基準体2であるものということができる。このような基準体2を用いて、測定対象物1である身長、肩幅が大きな他の人物の全体を実質的にカバーして、有効な外部標定をおこなうことができる場合も存在するものということができる。   For example, in accordance with the principle, the external orientation of the stereo imaging unit 11 can be performed using the reference body 2 that covers the entire one person as the measurement object 1. In this case, for example, there may be a case where another person having a height and shoulder width larger than that of one person is directly measured three-dimensionally. In this case, there may be a case where the reference body 2 cannot cover the whole of another person having a large height and shoulder width. Also in this case, within the range where the accuracy of the external orientation of the stereo photographing unit 11 is not greatly impaired, exceptionally, effective three-dimensional measurement is performed with the original external orientation being performed. There are cases where it is possible. In such a case, for another person with a large height and shoulder width, the reference body 2 is a reference body 2 that includes a space that occupies most of the other person with a large height and shoulder width. Can do. Using such a reference body 2, there are cases where effective external orientation can be performed by substantially covering the whole of another person with a large height and shoulder width, which is the measurement object 1. Can do.

図1に示す本実施の形態の3次元計測システム10では、3次元計測空間Rにおいて、現実に、複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cを鉛直方向に積み重ねて、ステレオ撮影部11の外部標定をおこなうように設けられている。即ち、本実施の形態の3次元計測システム10では、基準体2は、3次元計測空間Rにおいて複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cを積み重ねて設けられる。複数のサブ基準体3a、3b、3cは、各々、測定対象物1である人体の一部をカバーすると共に、複数のサブ基準体3a、3b、3cが集合して測定対象物1である人体の全体をカバーするように、例えば、一辺が70cmの立方体として設けられている。   In the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment shown in FIG. 1, in the three-dimensional measurement space R, a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, 3c are actually stacked in the vertical direction, and stereo. An external orientation of the photographing unit 11 is provided. That is, in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment, the reference body 2 is provided by stacking a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, 3c in the three-dimensional measurement space R. The plurality of sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c each cover a part of the human body that is the measurement object 1, and the human body that is the measurement object 1 by collecting the plurality of sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c. For example, the cube is provided as a cube having a side of 70 cm.

後に詳述するように、複数のサブ基準体3a、3b、3cは、サブ基準体3a、3b、3cの各々が有する基準マーク4をステレオ撮影部11に提示して、ステレオ撮影部11が基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値fを得るためのステレオ画像20a、20b(図9参照)を撮影することができるように設けるものとすればよい。本実施の形態のサブ基準体3の外形寸法は、一辺が70cmの立方体に限られるものではなく、これより大きなものであっても、あるいは小さなものであってもよく、また、サブ基準体3の外形は、立方体であっても、直方体であっても、6角柱であっても、あるいは8角柱であってもよい。   As will be described in detail later, the plurality of sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c present the reference mark 4 included in each of the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c to the stereo photographing unit 11, and the stereo photographing unit 11 performs the reference. What is necessary is just to provide so that the stereo image 20a, 20b (refer FIG. 9) for obtaining the imaging | photography measurement value f of the three-dimensional coordinate value (reference | standard measurement value) g of the mark 4 can be image | photographed. The external dimensions of the sub reference body 3 of the present embodiment are not limited to a cube having a side of 70 cm, and may be larger or smaller than the cube. The external shape may be a cube, a rectangular parallelepiped, a hexagonal prism, or an octagonal prism.

例えば、サブ基準体3が立方体として設けられる場合には、前後及び左右方向における設置方向の区別をおこなうことなく測定対象物1である人体をカバーすることができるから、容易に取り扱うことができる。あるいは、サブ基準体3が直方体として設けられる場合には、前後方向に短く、左右方向に幅広い、測定対象物1である人体を、直方体の短辺方向と長辺方向とで過不足なくカバーすることができる。あるいは、サブ基準体3を6角柱又は8角柱として設ける場合には、より多くの側面に設けることができる、より多くの基準マーク4を有してステレオ撮影部11に提示することができるから、より多くの基準マーク4の情報に基づいて、より精度良くステレオ撮影部11の外部標定をおこなうことができる。   For example, when the sub-reference body 3 is provided as a cube, the human body that is the measurement object 1 can be covered without distinguishing the installation direction in the front-rear direction and the left-right direction, and thus can be handled easily. Alternatively, when the sub-reference body 3 is provided as a rectangular parallelepiped, the human body that is the measurement object 1 that is short in the front-rear direction and wide in the left-right direction is covered with the short side direction and the long side direction of the rectangular parallelepiped without excess or deficiency. be able to. Alternatively, when the sub-reference body 3 is provided as a hexagonal column or an octagonal column, it can be provided on more side surfaces, and can be presented to the stereo imaging unit 11 with more reference marks 4. Based on the information of more reference marks 4, the external orientation of the stereo photographing unit 11 can be performed with higher accuracy.

小型に設けられた複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cの各々は、中空かつ軽量に設けられ、3次元計測システム10の外部標定をおこなう標定者が、例えば、子ども、女性であっても、サブ基準体3a、3b、3cを両手で把持して移動する等の取り扱いが容易となるように設けるものとするとよい。このように設けると、従来の基準体200(図17参照)と比較して、サブ基準体3a、3b、3cの寸法形状の変動の他の原因となり得る外力の負荷を防ぐための丁寧な取り扱いを容易におこなうことができる効果を奏する。   Each of a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c provided in a small size is provided in a hollow and lightweight manner. Even if it is a woman, it is good to provide so that handling, such as grasping and moving sub reference bodies 3a, 3b, and 3c with both hands, may be easy. When provided in this way, compared with the conventional reference body 200 (see FIG. 17), careful handling for preventing the load of external force that may cause other variations in the dimensional shape of the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c. The effect which can be performed easily is produced.

一の実施の形態では、複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cは、相互に対応する大小関係を有する寸法形状に設けられ、例えば、入れ子形状、(引き伸ばし、収縮が可能な)テレスコープ形状等として、サブ基準体3a、3b、3cの3次元計測空間Rへの搬入時あるいはサブ基準体3a、3b、3cの収納/保管時にかさばらないように設けるものとするとよい。この場合には、複数のサブ基準体3a、3b、3cの各々の基準マーク4を有することのない底面(あるいは上面)に開口を設けることで、入れ子形状、テレスコープ形状等としてサブ基準体3a、3b、3cを設けることができる。   In one embodiment, the plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c are provided in a dimensional shape having a corresponding magnitude relationship, for example, a nested shape (can be stretched and contracted) The telescope shape and the like may be provided so as not to be bulky when the sub reference bodies 3a, 3b, 3c are carried into the three-dimensional measurement space R or when the sub reference bodies 3a, 3b, 3c are stored / stored. In this case, by providing an opening on the bottom surface (or top surface) that does not have the reference mark 4 of each of the plurality of sub-reference bodies 3a, 3b, 3c, the sub-reference body 3a has a nested shape, a telescope shape, or the like. 3b, 3c can be provided.

本実施の形態の複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cの各々の側面には、側面の四隅に、ステレオ撮影部11の外部標定に用いるための基準マーク4が図示の通り各4枚貼付けられて設けられている。本実施の形態のサブ基準体3a、3b、3cが有する基準マーク4は、カラーコードターゲット4として設けられている。基準マーク4をカラーコードターゲット4として設けることにより、カラーコードターゲット4に含まれる、基準位置を示すための基準マーク、色彩基準を示すための基準色マーク、カラーコードターゲット4を個別に識別するためのカラーコードマーク等の複数の情報をステレオ撮影部11が撮影するステレオ画像20上で同時に判別して、カラーコードターゲット4が示す基準位置、内部標定に用いる色彩情報、固有の識別情報を同時に把握することができる。   In each of the side surfaces of a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c of the present embodiment, reference marks 4 for use in external orientation of the stereo photographing unit 11 are illustrated at the four corners of the side surfaces. Four streets are pasted and provided. The reference mark 4 included in the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c of the present embodiment is provided as the color code target 4. By providing the reference mark 4 as the color code target 4, the reference code for indicating the reference position, the reference color mark for indicating the color reference, and the color code target 4 included in the color code target 4 are individually identified. A plurality of pieces of information such as color code marks are simultaneously determined on the stereo image 20 photographed by the stereo photographing unit 11, and the reference position indicated by the color code target 4, color information used for internal orientation, and unique identification information are simultaneously grasped. can do.

なお、サブ基準体3a、3b、3cが有する基準マーク4は、ステレオ撮影部11で撮影したステレオ画像20上で3次元計測空間Rにおける一点の3次元空間座標値を特定して判別することができればよいから、より単純に、例えば、交差するストライクマーク、白抜き円形、黒塗り円形のような基準点の3次元的な位置が明確に把握できる模様として設けるものとしてもよい。また、サブ基準体3a、3b、3cの各々の側面並びに各基準点を個別に識別するために、サブ基準体3a、3b、3cの各々の側面の所定の位置に、六角形、白十字、菱形、数字、黒塗り四角形、斜線入り四角形、格子線入り四角形等の識別のための模様を表示するように設けてもよい。基準マーク4は、サブ基準体3a、3b、3cに基準マーク4が印刷されたシールを貼付けることにより設けることができる他、サブ基準体3a、3b、3cに直接基準マーク4を吹き付け塗装/印刷をおこなって設けるものとしてもよい。   Note that the reference mark 4 included in the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c can be determined by specifying a three-dimensional space coordinate value of one point in the three-dimensional measurement space R on the stereo image 20 photographed by the stereo photographing unit 11. As long as it is possible, it may be more simply provided as a pattern in which the three-dimensional positions of the reference points such as intersecting strike marks, white circles, and black circles can be clearly grasped. Further, in order to individually identify each side surface and each reference point of the sub reference bodies 3a, 3b, 3c, hexagons, white crosses, You may provide so that the pattern for identification, such as a rhombus, a number, a black square, a square with a diagonal line, and a square with a grid line, may be displayed. The reference mark 4 can be provided by sticking a seal on which the reference mark 4 is printed on the sub-reference bodies 3a, 3b, 3c. Alternatively, the reference mark 4 can be directly sprayed onto the sub-reference bodies 3a, 3b, 3c. It is good also as what prints and provides.

本実施の形態のサブ基準体3a、3b、3cが有する基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sは、3次元計測システム10内の3次元計測空間Rにサブ基準体3a、3b、3cが設置(提供/搬入)される前に、予め基準計測されて把握される。基準計測は、後に詳述する3次元計測システム10が備える標定要素算出部13(図7参照)がおこなう外部標定並びに外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)(図16参照)のバンドル調整(光束調整)をおこなう際の基準値110を決定する重要な計測といえる。基準計測は、3次元計測の計測精度に影響を与えることから、3次元計測に求められる計測精度と同等以上の計測精度を有しておこなうものとするとよい。基準計測の方法は、例えば、接触式の3次元形状測定機を用いておこなわれてもよいし、あるいは基準とすべき計測精度を有するように調整管理されたステレオ撮影による3次元計測システムを用いておこなわれてもよい。   The three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g of the reference mark 4 and / or the distance (reference measurement value) s between the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c of the present embodiment is 3 Before the sub-reference bodies 3a, 3b, 3c are installed (provided / carried in) in the three-dimensional measurement space R in the three-dimensional measurement system 10, the reference measurement is performed and grasped in advance. In the reference measurement, the external orientation and external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) (ω, φ, κ) (see FIG. This is an important measurement for determining the reference value 110 when performing bundle adjustment (light beam adjustment). Since the reference measurement affects the measurement accuracy of the three-dimensional measurement, the reference measurement is preferably performed with a measurement accuracy equal to or higher than the measurement accuracy required for the three-dimensional measurement. The reference measurement method may be performed using, for example, a contact-type three-dimensional shape measuring machine, or a stereo imaging three-dimensional measurement system that is adjusted and managed so as to have a measurement accuracy to be used as a reference. May be done.

基準計測は本実施の形態の複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cの各々が有する複数(例えば、16個)の基準マーク4に対して個別におこなわれて把握される。例えば、一のサブ基準体3aの一の側面が有する4個の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び4個の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sは4個の基準マーク4の内の任意に定められた一の基準マーク4を計測基準点として計測されて把握される。一のサブ基準体3aの一の側面が有する4個の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は4個の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの情報は、後に詳述する基準値110としてステレオ撮影部11の外部標定及びバンドル調整(光束調整)に用いることができる。基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの基準計測は、サブ基準体3の同一側面上に存在する複数の基準マーク4の相互間について基準計測がされる他、サブ基準体3の同一側面上に存在しない(異なる側面上に存在する)複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sについても基準計測がされて、その相互間距離sが把握される。即ち、例えば16個の基準マークを有するサブ基準体の場合、相互間距離sは最大で120通り(16通り)存在することになる。 The reference measurement is performed by grasping the plurality of (for example, 16) reference marks 4 included in each of the plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c according to the present embodiment. . For example, the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the four reference marks 4 and the mutual distances (reference measurement values) s of the four reference marks 4 on one side surface of one sub-reference body 3a are 4. One arbitrarily determined reference mark 4 among the reference marks 4 is measured and grasped as a measurement reference point. Information on the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the four reference marks 4 and / or the mutual distances (reference measurement values) s of the four reference marks 4 on one side surface of one sub-reference body 3a. Can be used for external orientation and bundle adjustment (light flux adjustment) of the stereo imaging unit 11 as a reference value 110 to be described in detail later. The reference measurement of the mutual distance (reference measurement value) s of the reference marks 4 is performed by measuring the reference marks 4 between a plurality of reference marks 4 existing on the same side surface of the sub-reference body 3, and Reference measurement is also performed for the mutual distance (reference measurement value) s of a plurality of reference marks 4 that do not exist on the same side surface (exist on different side surfaces), and the mutual distance s is grasped. That is, for example, in the case of a sub-reference body having 16 reference marks, there are 120 ( 16 C 2 ) mutual distances s at maximum.

一方で、一のサブ基準体3aが有する基準マーク4と、他のサブ基準体3b、3cが有する基準マーク4との間の相互間距離は基準計測されることがない。それらの間の相互間距離はサブ基準体3a、3b、3cの積み重ね方によって変動するものであり、後に詳述するステレオ撮影部11の外部標定の基準値として用いられることはない。即ち、一のサブ基準体3aが有する基準マーク4と、他のサブ基準体3b、3cが有する基準マーク4との間の相互間距離の情報はステレオ撮影部11の外部標定において不問とされる。このため、複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cを積み重ねて3次元計測空間Rに配置する際の積み重ねの配置精度等が厳密に管理されることはない。   On the other hand, the mutual distance between the reference mark 4 included in one sub-reference body 3a and the reference mark 4 included in the other sub-reference bodies 3b and 3c is not subjected to reference measurement. The distance between them varies depending on how the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c are stacked, and is not used as a reference value for external orientation of the stereo photographing unit 11 described in detail later. That is, the information on the distance between the reference mark 4 included in one sub-reference body 3a and the reference mark 4 included in the other sub-reference bodies 3b and 3c is not questioned in the external orientation of the stereo photographing unit 11. . For this reason, the stacking accuracy and the like when stacking a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c in the three-dimensional measurement space R are not strictly managed.

本実施の形態の3次元計測システム10では、以上に説明したサブ基準体3a、3b、3cを鉛直方向に積み重ね、サブ基準体3a、3b、3cの集合によって構成される、測定対象物1である人体の全体をカバーする基準体2をステレオ撮影部11で撮影して、一のステレオ撮影部11を外部標定するための一組のステレオ画像20a、20bを得るように設けられている。このため、一のステレオ撮影部11は、一のサブ基準体3aの一の側面の四隅に貼付けられて設けられた4個の基準マーク4の3倍の数に当たる12個の基準マーク4を同時に撮影して一組のステレオ画像20a、20b上に写像することができる。   In the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment, the measurement object 1 is configured by stacking the sub reference bodies 3a, 3b, and 3c described above in the vertical direction and configured by a set of the sub reference bodies 3a, 3b, and 3c. A reference body 2 that covers the entire human body is photographed by the stereo photographing unit 11 so as to obtain a pair of stereo images 20 a and 20 b for externally locating one stereo photographing unit 11. For this reason, the one stereo photographing unit 11 simultaneously applies twelve reference marks 4 corresponding to three times the number of the four reference marks 4 provided by being attached to the four corners of one side surface of the one sub reference body 3a. It can be photographed and mapped onto a set of stereo images 20a, 20b.

本実施の形態の3次元計測システム10が備えるステレオ撮影部11について説明する。ステレオ撮影部11は所定の基線長l(スモール・エル)だけ上下方向に離間して2つの超広角(広画角)に設けられた光学レンズ系(レンズ群)の後側主点(像側主点)O、O(図16参照)を有するステレオ撮影装置として設けられている。即ち、ステレオ撮影部11が有する第1の光学レンズ系の後側主点Oは、第1の(上側の)ステレオ画像20aから焦点距離cだけ離れて位置するように設けられ、第2の光学レンズ系の後側主点Oは、第2の(下側の)ステレオ画像20bから焦点距離cだけ離れて位置するように設けられている。このように構成された一のステレオ撮影部11により、第1のステレオ画像20a及び第2のステレオ画像20bにより構成される一組のステレオ画像20を得ることができる。なお、ステレオ撮影部11は、サブ基準体3を撮影する場合には、サブ基準体3それぞれの少なくとも2つの隣り合う側面が含まれるようにステレオ撮影を行うものとするとよい。このようにステレオ撮影を行う場合には、サブ基準体3の2つの隣り合う側面を一のステレオ撮影部11で一括してステレオ撮影することができるから、サブ基準体3の2つの隣り合う側面が有する複数の基準マーク4を相互により高い整合性を有して撮影測定することができる。 The stereo photographing unit 11 provided in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment will be described. The stereo photographing unit 11 is a rear principal point (image side) of an optical lens system (lens group) provided at two super wide angles (wide field angles) separated by a predetermined base length l (small L) in the vertical direction. It is provided as a stereo photographing device having principal points O 1 and O 2 (see FIG. 16). That is, the rear principal point O 1 of the first optical lens system included in the stereo photographing unit 11 is provided so as to be located away from the first (upper) stereo image 20a by the focal length c, and the second The rear principal point O 2 of the optical lens system is provided so as to be separated from the second (lower) stereo image 20b by a focal length c. With the one stereo photographing unit 11 configured in this way, a set of stereo images 20 composed of the first stereo image 20a and the second stereo image 20b can be obtained. In addition, when photographing the sub reference body 3, the stereo photographing unit 11 may perform the stereo photographing so that at least two adjacent side surfaces of each of the sub reference bodies 3 are included. When performing stereo shooting in this manner, two adjacent side surfaces of the sub reference body 3 can be collectively shot in stereo by the one stereo shooting unit 11. The plurality of reference marks 4 possessed by can be photographed and measured with higher matching to each other.

ここで、図16を参照して、ステレオフォトグラメトリにおける外部標定について説明する。ステレオフォトグラメトリの空間前方交会法によれば、3次元計測空間Rに対応する仮想空間である3次元計算空間Vは、ステレオ撮影部11の第1の後側主点O上に原点を有するものと定義することができる。この際、ステレオ撮影部11の第1及び第2の後側主点O、Oと、第1及び第2のステレオ画像20a、20b上の基準マーク4の(画像の)座標位置p、pと、前方交会点P(x,y,z)とは、一の平面OPを形成する共面条件を満たす。このため、3次元計算空間Vにおいて第1及び第2のステレオ画像20a、20b上の基準マーク4の座標位置p(x,y,−c)、p(x,y,−c)を3次元計算空間Vに投影することで前方交会点P(x,y,z)を画成することができる。 Here, with reference to FIG. 16, the external orientation in stereophotogrammetry will be described. According to the stereo photogrammetry space forward intersection method, the three-dimensional calculation space V, which is a virtual space corresponding to the three-dimensional measurement space R, has an origin on the first rear principal point O 1 of the stereo photographing unit 11. It can be defined as having. At this time, the first and second rear principal points O 1 and O 2 of the stereo photographing unit 11 and the coordinate position p 1 (of the image) of the reference mark 4 on the first and second stereo images 20a and 20b. , P 2 and the forward intersection P (x, y, z) satisfy the coplanar conditions for forming one plane O 1 O 2 p 1 p 2 P. Therefore, in the three-dimensional calculation space V, the coordinate positions p 1 (x 1 , y 1 , −c), p 2 (x 2 , y 2 , y) of the reference mark 4 on the first and second stereo images 20a and 20b. By projecting -c) onto the three-dimensional calculation space V, the forward intersection P (x, y, z) can be defined.

他方、3次元計測空間Rにおいて、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4については、前述のように、予めおこなわれる基準計測により複数の3次元座標値(基準計測値)g(P(X,Y,Z))及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sが把握されている。   On the other hand, in the three-dimensional measurement space R, with respect to the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3, as described above, a plurality of three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g (P (X (X , Y, Z)) and / or the distance (reference measurement value) s between the plurality of reference marks 4 is known.

更に、3次元計算空間Vにおける前方交会点P(x,y,z)(撮影測定値f)と3次元計測空間Rにおける3次元座標値P(X,Y,Z)(基準計測値g)とは相互に対応して一致する。このため、3次元計算空間Vにおける前方交会点P(x,y,z)並びに3次元計測空間Rにおける3次元座標値P(X,Y,Z)に基づいて、ステレオ撮影部11の第1及び第2の後側主点O(原点O)、Oの3次元計測空間Rにおける3次元座標値(X,Y,Z)を各々外部標定することができる。同様に、第1及び第2のカメラの光軸方向(ω,φ,κ)を3次元計算空間Vにおける前方交会点P(x,y,z)並びに3次元計測空間Rにおける3次元座標値P(X,Y,Z)に基づいて各々外部標定することができる。 Further, the forward intersection P (x, y, z) (photographed measurement value f) in the three-dimensional calculation space V and the three-dimensional coordinate value P (X, Y, Z) (reference measurement value g) in the three-dimensional measurement space R. And correspond to each other. Therefore, based on the forward intersection P (x, y, z) in the three-dimensional calculation space V and the three-dimensional coordinate value P (X, Y, Z) in the three-dimensional measurement space R, the first of the stereo photographing unit 11 In addition, the three-dimensional coordinate values (X, Y, Z) in the three-dimensional measurement space R of the second rear principal point O 1 (origin O) and O 2 can be externally determined. Similarly, the optical axis directions (ω, φ, κ) of the first and second cameras are set to the forward intersection P (x, y, z) in the three-dimensional calculation space V and the three-dimensional coordinate values in the three-dimensional measurement space R. External orientation can be performed based on P (X, Y, Z).

ステレオ撮影部11が有する第1のカメラに関する3次元計算空間Vにおける第1のステレオ画像20a上の座標点p(x,y,−c)と前方交会点P(X,Y,Z)((x,y,z))との座標変換の関係式を式(1)に示す。また、第2のカメラに関する3次元計算空間Vにおける第2のステレオ画像20b上の座標点p(x,y,−c)と前方交会点P(X,Y,Z)((x,y,z))との座標変換の関係式を式(2)に示す。例えば、式(1)及び式(2)の左辺には、サブ基準体3の基準計測により得られる既知の基準計測値(3次元座標値)gを入力するものとするとよい。この場合に、式(1)及び式(2)の右辺は、一組のステレオ画像20a、20b上の座標点p、pの既知の座標値の情報を含む、撮影測定値(3次元座標値)f(前方交会点P(x,y,z))に相当する。式(1)及び式(2)の右辺(撮影測定値(3次元座標値)f)は差し当たり代数を用いて表された未知数であるが、後に詳述する標定要素算出部13がおこなう外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出S04により、(例えば、最小二乗法を用いて)その値が定められる。このため、式(1)及び式(2)は、基準計測値(3次元座標値)gと撮影測定値(3次元座標値)fとの関係を代数モデルを用いて表した、3次元数値解析モデルであるものといえる。 The coordinate point p 1 (x 1 , y 1 , −c) on the first stereo image 20a in the three-dimensional calculation space V related to the first camera included in the stereo photographing unit 11 and the forward intersection P (X 1 , Y 1). , Z 1 ) ((x, y, z)) and a relational expression for coordinate conversion are shown in Expression (1). In addition, the coordinate point p 2 (x 2 , y 2 , −c) on the second stereo image 20b in the three-dimensional calculation space V related to the second camera and the forward intersection P (X 2 , Y 2 , Z 2 ). Expression (2) shows a relational expression of coordinate conversion with ((x, y, z)). For example, a known reference measurement value (three-dimensional coordinate value) g obtained by reference measurement of the sub-reference body 3 may be input to the left side of the expressions (1) and (2). In this case, the right side of the equations (1) and (2) is an imaging measurement value (three-dimensional) including information on known coordinate values of the coordinate points p 1 and p 2 on the pair of stereo images 20a and 20b. Coordinate value) f (front intersection P (x, y, z)). The right side (photographed measurement value (three-dimensional coordinate value) f) of Equation (1) and Equation (2) is an unknown number expressed using an algebra for the time being, but is externally performed by the orientation element calculation unit 13 described in detail later. The value is determined (for example, using the least square method) by calculation S04 of the orientation element (x, y, z) (ω, φ, κ). For this reason, the expressions (1) and (2) are three-dimensional numerical values representing the relationship between the reference measurement value (three-dimensional coordinate value) g and the photographing measurement value (three-dimensional coordinate value) f using an algebraic model. It can be said that it is an analysis model.

Figure 2013079854
Figure 2013079854

なお、測定対象物1の全体をカバーする基準体2に対応して、一体として画成される3次元数値解析モデルである基準体モデル102は、式(1)及び式(2)の形式で表現される代数モデルを用いて構成される(表現される)ものに限られない。一体として画成される3次元数値解析モデルである基準体モデル102は、基準計測値(3次元座標値g及び/又は基準尺s)と撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)とが空間前方交会法における共面条件を構成することを表現する、あらゆる任意の表現に基づく代数モデルを要素モデルとして含んで画成することができる。   Note that the reference body model 102, which is a three-dimensional numerical analysis model defined as a unit corresponding to the reference body 2 that covers the entire measurement object 1, is in the form of Equations (1) and (2). It is not limited to those configured (represented) using the algebraic model represented. The reference body model 102, which is a three-dimensional numerical analysis model defined as a unit, includes a reference measurement value (three-dimensional coordinate value g and / or reference scale s) and a photographing measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or mutual). An algebraic model based on any arbitrary expression that expresses that the distance m) constitutes a coplanar condition in the space forward intersection method can be defined as an element model.

図1に戻って、3次元計測システム10が備える基準体情報画成部12(図7参照)がおこなう基準体モデル102の画成について説明する。ステレオ撮影部11によりステレオ撮影されたサブ基準体3が有する基準マーク4の画像は、2枚のステレオ画像20a、20b上の座標点(値)p、pとして基準体情報画成部12により把握することができる。基準体情報画成部12は、2枚のステレオ画像20a、20b上の座標点(値)p、pに位置するサブ基準体3の基準マーク4の画像を、前述の空間前方交会法における共面条件に基づいて、3次元計算空間Vに投影して、ステレオ撮影に基づく3次元座標値(撮影測定値)f(前方交会点P(x,y,z))に標定点104を画成する。3次元計算空間Vは、前述の通り、基準体情報画成部12がステレオ撮影部11の第1の後側主点O上に原点Oを有するように仮想的に画成する、後に詳述する標定要素算出部13が外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するための仮想計算空間である。 Returning to FIG. 1, the definition of the reference body model 102 performed by the reference body information defining unit 12 (see FIG. 7) included in the three-dimensional measurement system 10 will be described. An image of the reference mark 4 included in the sub reference body 3 that is stereo-photographed by the stereo photographing unit 11 is the reference point information defining unit 12 as coordinate points (values) p 1 and p 2 on the two stereo images 20a and 20b. It can be grasped by. The reference body information defining unit 12 uses the spatial forward intersection method described above for the image of the reference mark 4 of the sub-reference body 3 located at the coordinate points (values) p 1 and p 2 on the two stereo images 20a and 20b. Based on the coplanar conditions in FIG. 4, the projecting point is projected onto the three-dimensional calculation space V, and the orientation point 104 is set at a three-dimensional coordinate value (photographed measurement value) f (front intersection P (x, y, z)) based on stereo photography. Define. As described above, the three-dimensional calculation space V is virtually defined so that the reference body information defining unit 12 has the origin O on the first rear principal point O 1 of the stereo photographing unit 11. This is a virtual calculation space for the orientation element calculation unit 13 to be described to calculate the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ).

このようにして、基準体情報画成部12は、本実施の形態において複数(3個)のサブ基準体3a、3b、3cの集合が構成する、測定対象物1の全体をカバーする基準体2が一のステレオ撮影部11に提示する、複数(12個)の基準マーク4を、一のステレオ撮影部11が撮影した2枚一組のステレオ画像20a、20b上の複数(12)の対の座標点(値)p、pとして把握することができる。また、基準体情報画成部12は、2枚一組のステレオ画像20a、20b上の複数(12)の対の座標点(値)p、pに位置するサブ基準体3の基準マーク4の画像を、前述の空間前方交会法における共面条件に基づいて、3次元計算空間Vに投影して、ステレオ撮影に基づく複数(12点)の3次元座標点(値)(撮影測定値f)(前方交会点P(x,y,z))に標定点104を画成する。 In this way, the reference body information defining unit 12 covers the entire measurement object 1 formed by a set of a plurality of (three) sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c in the present embodiment. A plurality (12) of reference marks 4 that 2 presents to one stereo photographing unit 11 is a plurality of (12) pairs on a set of two stereo images 20a and 20b photographed by one stereo photographing unit 11. As coordinate points (values) p 1 and p 2 . The reference body information defining unit 12 also includes a reference mark of the sub-reference body 3 located at a plurality (12) pairs of coordinate points (values) p 1 and p 2 on the set of two stereo images 20a and 20b. 4 images are projected onto the three-dimensional calculation space V based on the coplanar condition in the space forward intersection method described above, and a plurality of (12 points) three-dimensional coordinate points (values) (photographed measurement values) based on stereo shooting. f) The orientation point 104 is defined at (forward intersection P (x, y, z)).

ここで、図5を参照して、本実施の形態の3次元計測システム10が備える複数のステレオ撮影部11a〜11dを用いた測定対象物1の全周に渡る同時ステレオ撮影について説明する。3次元計測システム10は、測定対象物1を取り囲むように複数(4台(4ユニット))のステレオ撮影部11a〜11dを備えて設けられている。また、3次元計測システム10は、測定対象物1の全周に配置された複数(4台(4ユニット))のステレオ撮影部11a〜11dが測定対象物1を同期して同時に撮影(撮影開始及び撮影停止)するように制御をおこなう撮影同期部11eを備えて設けられている。   Here, with reference to FIG. 5, simultaneous stereo imaging over the entire circumference of the measurement object 1 using the plurality of stereo imaging units 11a to 11d provided in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment will be described. The three-dimensional measurement system 10 is provided with a plurality (four (4 units)) of stereo imaging units 11 a to 11 d so as to surround the measurement object 1. Further, in the three-dimensional measurement system 10, a plurality of (four (4 units)) stereo imaging units 11 a to 11 d arranged around the entire circumference of the measurement object 1 simultaneously photograph the measurement object 1 (photographing starts). And a photographing synchronization unit 11e that performs control so that photographing is stopped).

このように、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全周にステレオ撮影部11a〜11dを複数配置することにより、一回の撮影で測定対象物1の全周を同時に3次元計測することができる。このため、人体のように長時間静止していない、例えば、レーザを用いた3次元形状測定が困難な測定対象物1であっても、同期して撮影する複数のステレオ撮影部11a〜11dを用いて測定対象物1の全周に渡って同時に(瞬時にあるいは連続して)撮影をおこなうことで、容易に測定対象物1の全周に渡るステレオ画像20a、20b(図9参照)(図9は一のステレオ撮影部11により得られる一組のステレオ画像20a、20bのみを示す)を得ることができる。このため、測定対象物1の全体の3次元形状を欠落や齟齬を含むことなく3次元計測することができる。なお、測定すべき部分が測定対象物1である人体の全周でないとき、例えば、背面(背中)の情報が不要であるときは、ステレオ撮影部11a、11b、11dの3台のみにより3次元計測をおこなうものとしてもよい。   In this manner, by arranging a plurality of stereo imaging units 11a to 11d around the entire circumference of the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R, the entire circumference of the measurement object 1 can be simultaneously three-dimensionally measured with one shooting. Can do. For this reason, even if it is the measurement object 1 which is not stationary for a long time like a human body, for example, the three-dimensional shape measurement using a laser is difficult, several stereo imaging | photography parts 11a-11d which image | photograph synchronously are included. By using the same and taking images simultaneously (instantaneously or continuously) over the entire circumference of the measurement object 1, stereo images 20a and 20b over the entire circumference of the measurement object 1 can be easily obtained (see FIG. 9) (see FIG. 9). 9 shows only one set of stereo images 20a and 20b obtained by one stereo photographing unit 11). For this reason, the whole three-dimensional shape of the measuring object 1 can be three-dimensionally measured without missing or wrinkles. When the portion to be measured is not the entire circumference of the human body that is the measurement object 1, for example, when information on the back (back) is not required, the three-dimensional imaging is performed by only the three stereo imaging units 11a, 11b, and 11d. It is good also as what measures.

測定対象物1が、ステレオマッチングの難しい、特徴点の少ない被写体である場合には、プロジェクタ等の投影機(不図示)によってランダムパターン等の模様を測定対象物1に投影して、ステレオマッチングに用いるためのステレオ画像20a、20bを撮影するとよい。このように設けると、測定対象物1にはステレオマッチングに用いることができる特徴点を有するランダムパターン等の模様が投影されて付与されるので、ステレオ画像20a、20bを用いたステレオマッチングを容易とすることができる。   When the measurement object 1 is a subject that is difficult to perform stereo matching and has few feature points, a pattern such as a random pattern is projected onto the measurement object 1 by a projector (not shown) such as a projector for stereo matching. Stereo images 20a and 20b for use may be taken. When provided in this way, a pattern such as a random pattern having a feature point that can be used for stereo matching is projected and applied to the measurement object 1, so that stereo matching using the stereo images 20a and 20b is easy. can do.

また、この場合には、ステレオマッチングに用いるためのランダムパターン等の模様が投影されて撮影されたステレオ画像20a、20bとは別に、3次元計測結果に後にテクスチャとして貼り付けることができる測定対象物1の本来のテクスチャ画像(不図示)を撮影しておくとよい。このように設けると、撮影された測定対象物1本来のテクスチャ画像を後に3次元計測結果に貼り付けることができるから、測定対象物1本来のテクスチャ情報を有する一方で、プロジェクタ等の投影機により測定対象物1に投影された特徴点に基づいて精度良くステレオマッチングされた、優れた3次元計測結果を得ることができる。なお、プロジェクタ等の投影機は、ステレオ画像20a、20bを撮影する際には測定対象物1にランダムパターン等の模様を投影する一方で、測定対象物1の本来のテクスチャ画像を撮影する際にはランダムパターン等の模様の投影を停止して、均一な照明光を測定対象物1に投影するように切り替えることができる、一の投影機として設けるものとするとよい。   Further, in this case, apart from the stereo images 20a and 20b taken by projecting a pattern such as a random pattern for use in stereo matching, a measurement object that can be pasted as a texture on the three-dimensional measurement result later 1 original texture image (not shown) may be taken. By providing in this way, the captured texture image of the measuring object 1 can be pasted on the three-dimensional measurement result later, so that it has the original texture information of the measuring object 1 while being projected by a projector such as a projector. An excellent three-dimensional measurement result that is stereo-matched with high accuracy based on the feature points projected on the measurement object 1 can be obtained. Note that a projector such as a projector projects a pattern such as a random pattern on the measurement object 1 when photographing the stereo images 20a and 20b, while photographing an original texture image of the measurement object 1. May be provided as one projector that can switch the projection of a pattern such as a random pattern to project the uniform illumination light onto the measurement object 1.

本実施の形態の3次元計測システム10は、各々基線長l(スモール・エル)だけ離間する超広角の光学レンズ群を有するステレオ撮影部11a〜11dを備え、サブ基準体3a、3b、3cの全周に貼付けられた多数(48個)の基準マーク4の全てを同期して同時にステレオ撮影し、一対のステレオ画像20a、20bを複数得ることができるように設けられている。なお、ステレオ撮影部11a〜11dの台数(ユニット数)は本実施の形態に示すように4台(4ユニット)に限られるものではなく、更にステレオ撮影部11の台数を増やして更に綿密な3次元計測をおこなうものとしてもよい。   A three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment includes stereo photographing units 11a to 11d each having a super-wide-angle optical lens group that is separated by a base line length l (small L), and includes sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c. All of a large number (48) of reference marks 4 affixed to the entire circumference are simultaneously synchronized and photographed in stereo, so that a plurality of pairs of stereo images 20a and 20b can be obtained. Note that the number of stereo photographing units 11a to 11d (number of units) is not limited to four (four units) as shown in the present embodiment, and the number of stereo photographing units 11 is further increased to be more detailed. It is good also as what performs dimension measurement.

3次元計測システム10が備える撮影同期部11eは、複数(4台(4ユニット))のステレオ撮影部11a〜11dが測定対象物1を同時に撮影開始及び撮影終了することができるように、同期精度の高いトリガー信号をステレオ撮影部11a〜11dに送信して撮影を制御するように設けるものとするとよい。   The imaging synchronization unit 11e included in the three-dimensional measurement system 10 has synchronization accuracy so that a plurality (4 units (4 units)) of the stereo imaging units 11a to 11d can start and end the imaging of the measurement object 1 at the same time. A high trigger signal may be transmitted to the stereo photographing units 11a to 11d so as to control photographing.

あるいは、撮影同期部11eは、ステレオ画像20a、20bに同期精度の高いタイミング信号を随時記録して、後に同一のタイミング信号が記録された複数のステレオ撮影部11a〜11dにより撮影された複数のステレオ画像20a、20bを抽出することができるように設けるものとするとよい。このように設けると、複数のステレオ撮影部11a〜11dにより連続撮影(動画撮影)された一連の連続する(動画を構成する)ステレオ画像20a、20bの中から、指定する時点で同時に撮影された所望の複数(例えば、4組8枚)のステレオ画像20a、20bを遡って抽出することができる。撮影同期部11eは、複数のステレオ撮影部11a〜11dが同期して同時に撮影を開始(および終了)することができるようにコントロールする、いわゆる電子レリーズ装置として構成することができる。   Alternatively, the photographing synchronization unit 11e records timing signals with high synchronization accuracy on the stereo images 20a and 20b as needed, and a plurality of stereos captured by the plurality of stereo photographing units 11a to 11d on which the same timing signals are recorded later. It is good to provide so that the images 20a and 20b can be extracted. When provided in this way, images were taken simultaneously at a designated time point from among a series of consecutive stereo images 20a and 20b (composed of moving images) taken continuously (moving images) by a plurality of stereo photographing units 11a to 11d. Desired plural (for example, four sets of eight) stereo images 20a and 20b can be extracted retrospectively. The photographing synchronization unit 11e can be configured as a so-called electronic release device that controls the plurality of stereo photographing units 11a to 11d to start (and end) photographing simultaneously in synchronization.

再び図1に戻って、本実施の形態の複数(例えば、3個)のサブ基準体3a、3b、3cが有する多数(48個)の基準マーク4の全周に渡るステレオ同時撮影について説明する。本実施の形態の3次元計測システム10では、3個のサブ基準体3a、3b、3cがその全周に有する48個の基準マーク4の全てを4台(4ユニット)のステレオ撮影部11a〜11dで同時に撮影して4組8枚のステレオ画像20a、20bを得ることができる。また、基準体情報画成部12により、4組8枚のステレオ画像20a、20b上の96個の基準マーク4の画像の座標点(値)p、pに基づいて、前述の空間前方交会法の共面条件に従って、3次元計算空間Vの48点の3次元座標点(値)(撮影測定値f)(前方交会点P(x,y,z))に標定点104を画成することができる。 Returning to FIG. 1 again, simultaneous stereo shooting over the entire circumference of a large number (48) of reference marks 4 included in a plurality of (for example, three) sub-reference bodies 3a, 3b, 3c of the present embodiment will be described. . In the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment, the four sub-reference bodies 3a, 3b, 3c all have 48 (4 units) stereo imaging units 11a˜ It is possible to obtain four sets of eight stereo images 20a and 20b by simultaneously photographing at 11d. Further, the reference body information defining unit 12 performs the above-described spatial front based on the coordinate points (values) p 1 and p 2 of the 96 reference marks 4 on the four sets of stereo images 20a and 20b. In accordance with the coplanar conditions of the intersection method, the orientation point 104 is defined at 48 three-dimensional coordinate points (values) (photographed measurement values f) (forward intersection points P (x, y, z)) of the three-dimensional calculation space V. can do.

基準体情報画成部12は、また、画成する(48点の)標定点104に3次元計測空間Rにおける基準計測により得られたサブ基準体3の基準マーク4の基準測定値(3次元座標値)g(P(X,Y,Z))の情報を基準値110の情報として付加するように設けられている。このため、後に詳述する標定要素算出部13は、本実施の形態において48点の標定点104が有する基準マーク4の撮影測定値(3次元座標値)f(前方交会点P(x,y,z))と基準計測値(3次元座標値)g(P(X,Y,Z))との情報に基づいて、ステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出することができる。   The reference body information defining unit 12 also has a reference measurement value (three-dimensional) of the reference mark 4 of the sub-reference body 3 obtained by reference measurement in the three-dimensional measurement space R at the defining (48 points) orientation points 104. The coordinate value) g (P (X, Y, Z)) information is provided as the reference value 110 information. For this reason, the orientation element calculation unit 13, which will be described in detail later, in the present embodiment, photographing measurement values (three-dimensional coordinate values) f (forward intersection points P (x, y) of the reference marks 4 included in the 48 orientation points 104 are provided. , Z)) and reference measurement values (three-dimensional coordinate values) g (P (X, Y, Z)), the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) can be calculated.

なお、48個の基準マーク4の全てについて基準計測値(3次元座標値)gと撮影測定値(3次元座標値)fとが外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出に用いられる必要は無い。典型的には、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の基準計測値である3次元座標値gは、複数の基準マーク4の内の任意に定められた一の基準マーク4をサブ基準体3毎に計測基準点(例えば原点(0,0,0))として定めて基準計測されて把握される。即ち、サブ基準体3の各々が独立した基準計測の座標系を有することとなる。このため、複数のサブ基準体3a、3b、3cを積み重ねた場合や、一のサブ基準体3を移動させた場合には、複数又は多数存在することとなる基準計測の座標系(3次元座標値g)を一の3次元計算空間Vにおける3次元座標系に統合することが求められる。この場合には、全ての基準マーク4の基準計測値(3次元座標値g)を一の3次元計算空間Vにおける3次元座標値gとして画成できない場合が生じ得る。個々のサブ基準体3(基準計測の座標系)相互の正確な位置関係は把握されていないからである。   For all 48 reference marks 4, the reference measurement value (three-dimensional coordinate value) g and the photographing measurement value (three-dimensional coordinate value) f are external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ). ) Need not be used for the calculation. Typically, the three-dimensional coordinate value g, which is the reference measurement value of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3, is obtained by substituting one arbitrarily determined reference mark 4 among the plurality of reference marks 4. Each body 3 is determined as a measurement reference point (for example, the origin (0, 0, 0)) and is measured by reference measurement. That is, each of the sub-reference bodies 3 has an independent reference measurement coordinate system. For this reason, when a plurality of sub-reference bodies 3a, 3b, 3c are stacked or when one sub-reference body 3 is moved, a plurality of or many reference measurement coordinate systems (three-dimensional coordinates) are present. It is required to integrate the value g) into a three-dimensional coordinate system in one three-dimensional calculation space V. In this case, there may occur a case where the reference measurement values (three-dimensional coordinate values g) of all the reference marks 4 cannot be defined as the three-dimensional coordinate values g in one three-dimensional calculation space V. This is because the precise positional relationship between the individual sub-reference bodies 3 (reference measurement coordinate systems) is not known.

この場合には、3次元計算空間Vを画成するための基準とする一のサブ基準体3(一の基準計測の座標系)を定めると共に、定めた一のサブ基準体3(例えば、サブ基準体3b)に対しては3次元座標値gを基準計測値として用いてサブ基準体モデル103bを画成するものとするとよい。一方、定めた一のサブ基準体3以外のサブ基準体3(例えば、サブ基準体3a、3c)に対しては、複数の基準マーク4の相互間距離sを基準計測値として用いてサブ基準体モデル103a、103cを画成するものとするとよい。典型的には、ステレオ撮影部11の光軸付近に位置する最も撮影測定精度の良い(1画素当たりの分解能の高い)領域を基準体モデル102の画成の基準とする領域と定め、その領域において撮影されたサブ基準体3(例えば、サブ基準体3b)が有する基準マーク4に対して、基準計測値(3次元座標値)g及び撮影測定値(3次元座標値)fを用いるものとするとよい。一方、他のサブ基準体3(例えば、サブ基準体3a及び3c)が有する基準マーク4については、その相互間距離(基準計測値s及び撮影測定値m)を外部標定要素の算出に用いるものとするとよい。   In this case, one sub-reference body 3 (one reference measurement coordinate system) as a reference for defining the three-dimensional calculation space V is defined, and one defined sub-reference body 3 (for example, a sub-reference body 3) For the reference body 3b), the sub-reference body model 103b may be defined using the three-dimensional coordinate value g as a reference measurement value. On the other hand, for sub-reference bodies 3 (for example, sub-reference bodies 3a and 3c) other than the determined one sub-reference body 3, the sub-reference is made by using the distance s between the plurality of reference marks 4 as a reference measurement value. The body models 103a and 103c may be defined. Typically, an area with the highest imaging measurement accuracy (high resolution per pixel) located in the vicinity of the optical axis of the stereo imaging unit 11 is defined as an area for defining the reference body model 102, and the area The reference measurement value (three-dimensional coordinate value) g and the photographing measurement value (three-dimensional coordinate value) f are used for the reference mark 4 of the sub-reference body 3 (for example, the sub-reference body 3b) photographed in FIG. Good. On the other hand, with respect to the reference mark 4 of other sub-reference bodies 3 (for example, sub-reference bodies 3a and 3c), the distance between them (reference measurement value s and photographing measurement value m) is used to calculate the external orientation element. It is good to do.

このように、光軸に最も近い一のサブ基準体3を定め、定められた一のサブ基準体3について一律に一定のサブ基準体モデル103の画成方針を定める場合には、各標定点104毎の光軸からの実際の最短距離を個別に算出すると共に、各標定点毎に個別に数値計算モデルの画成方針を定める場合と比較してより容易に基準体モデル102を画成することができる。あるいは、後に詳述するように、個別の標定点104に対して光軸からの実際の最短距離に応じて個別に異なる拘束条件等を付与した数値計算モデルを画成して、より精度の高い外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を得ることができる優れた基準体モデル102を画成するものとしてもよい。   In this way, when defining one sub-reference body 3 closest to the optical axis and uniformly defining the definition policy of the sub-reference body model 103 for the determined one sub-reference body 3, each orientation point is determined. The actual shortest distance from the optical axis for each 104 is calculated individually, and the reference body model 102 is more easily defined as compared with the case where the definition policy of the numerical calculation model is individually determined for each orientation point. be able to. Alternatively, as will be described in detail later, a numerical calculation model in which different constraint conditions or the like are individually given to the individual orientation points 104 according to the actual shortest distance from the optical axis is defined to provide higher accuracy. It is also possible to define an excellent reference body model 102 that can obtain external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ).

例えば、サブ基準体3bとステレオ撮影部11の光軸とが交差している場合には、サブ基準体3bが他のサブ基準体3a、3cと比較して光軸に最も近いサブ基準体3であるものということができる。この場合には、サブ基準体モデル103bを構成する標定点104は3次元座標値(撮影測定値f及び基準計測値g)の情報により画成するものとするとよい。このように設ける場合には、3次元計算空間Vに対する拘束が強く、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出及びバンドル調整(光束調整)の要となる3次元座標値(撮影測定値)fを精度良く(撮影測定誤差を抑えて)撮影測定された3次元座標値(撮影測定値)fとすることができる。一方で、撮影測定の精度が劣る領域に対しては、3次元計算空間Vに対する拘束が弱く、バンドル調整において大きく調整される相互間距離(撮影測定値)mの情報を用いることができる。   For example, when the sub-reference body 3b and the optical axis of the stereo photographing unit 11 intersect, the sub-reference body 3b is closest to the optical axis compared to the other sub-reference bodies 3a and 3c. It can be said that. In this case, the orientation points 104 constituting the sub-reference body model 103b may be defined by the information of the three-dimensional coordinate values (the photographed measurement value f and the reference measurement value g). In such a case, the three-dimensional calculation space V is strongly restricted, and the three-dimensional calculation is necessary for calculating the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) and bundle adjustment (light beam adjustment). The coordinate value (photographing measurement value) f can be set to the three-dimensional coordinate value (photographing measurement value) f photographed and measured with high accuracy (suppressing the photographing measurement error). On the other hand, for the region where the accuracy of imaging measurement is inferior, the constraint on the three-dimensional calculation space V is weak, and information on the mutual distance (imaging measurement value) m that is largely adjusted in bundle adjustment can be used.

また、同様に、後に詳述するバンドル調整(光束調整)において用いる拘束条件は、撮影測定精度の良い(信頼性の高い)3次元座標値(撮影測定値)fに対しては対応する3次元座標値(基準計測値)gの拘束条件と共により大きな重み付けがなされた(調整範囲の小さい)拘束条件を用いるものとするとよい。一方、撮影測定精度の劣る(信頼性が高くない)領域に位置する複数の標定点104の相互間距離(撮影測定値)mに対しては、対応する基準計測値(相互間距離)sの拘束条件と共により小さな重み付けがなされた(調整範囲の大きい)拘束条件を付与して基準体モデル102を画成するものとするとよい。このように設けると、撮影測定精度の高い3次元座標値(撮影測定値f及び基準計測値g)を要部として構成され、撮影測定精度の劣る相互間距離(撮影測定値m及び基準計測値s)について的確にバンドル調整をおこなうことができる優れた基準体モデル102を画成することができる。表1に本実施の形態の3次元計測システム10において用いられる3次元計測空間Rにおける基準計測値g、sと3次元計算空間Vにおける撮影測定値f、mとの対応関係を示す。   Similarly, the constraint conditions used in bundle adjustment (light flux adjustment), which will be described in detail later, correspond to a three-dimensional coordinate value (photographing measurement value) f having good photographing measurement accuracy (high reliability) f. It is preferable to use a constraint condition with a larger weight (small adjustment range) together with the constraint condition of the coordinate value (reference measurement value) g. On the other hand, for a mutual distance (photographed measurement value) m of a plurality of ground control points 104 located in a region where the photographing measurement accuracy is inferior (not highly reliable), the corresponding reference measurement value (mutual distance) s The reference body model 102 may be defined by giving a constraint condition with a smaller weight (a large adjustment range) together with the constraint condition. When provided in this way, a three-dimensional coordinate value (shooting measurement value f and reference measurement value g) with high shooting measurement accuracy is configured as a main part, and a mutual distance (shooting measurement value m and reference measurement value with poor shooting measurement accuracy). It is possible to define an excellent reference body model 102 capable of accurately performing bundle adjustment for s). Table 1 shows the correspondence between the reference measurement values g and s in the three-dimensional measurement space R used in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment and the photographing measurement values f and m in the three-dimensional calculation space V.

Figure 2013079854
Figure 2013079854

表1に示す基準計測値g、sは、撮影測定値f、mと共に基準体情報画成部12が画成する3次元数値解析モデルである基準体モデル102に組み込まれて用いられる。後に詳述するように、標定要素算出部13により外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が算出された時点では、基準値110(基準計測値g、s)と撮影測定値f、mとの間には、例えば、標定誤差Eが含まれている。この場合にも、標定要素算出部13が外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整(光束調整)をおこなうことにより、バンドル調整の都度に標定誤差Eを減少させることができる。表1では、バンドル調整1回目の撮影測定値f’’’における標定誤差E’’’を、バンドル調整2回目の撮影測定値f’’において、より少ない標定誤差である標定誤差E’’へと減らすことができることを示している。また、バンドル調整2回目の撮影測定値f’’における標定誤差E’’を、バンドル調整3回目の撮影測定値f’において、更に少ない標定誤差である標定誤差E’へと徐々に標定誤差Eを減らすことができることを示している。   The reference measurement values g and s shown in Table 1 are incorporated into a reference body model 102 that is a three-dimensional numerical analysis model defined by the reference body information defining unit 12 together with the photographing measurement values f and m. As will be described in detail later, at the time when the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated by the orientation element calculation unit 13, the reference value 110 (reference measurement values g, s) and the photographing are taken. Between the measured values f and m, for example, an orientation error E is included. Also in this case, the orientation element calculation unit 13 performs bundle adjustment (light flux adjustment) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ), thereby reducing the orientation error E each time the bundle is adjusted. Can be made. In Table 1, the orientation error E ′ ″ in the first measurement value f ′ ″ of the bundle adjustment is changed to the orientation error E ″ that is a smaller orientation error in the second measurement value f ″ of the bundle adjustment. And can be reduced. Further, the orientation error E ″ in the second measurement value f ″ of the bundle adjustment is gradually changed to the orientation error E ′ which is a smaller orientation error in the third measurement value f ′ of the bundle adjustment. It can be reduced.

なお、表1に示すバンドル調整(光束調整)の例では、基準値110(基準計測値g、s)に対して与えられるバンドル調整の拘束条件を調整幅0(ゼロ)として一切のバンドル調整をおこなわないように設けた例を示している。このため、基準値110(基準計測値g、s)はバンドル調整を通して不変である。他方、後に詳述するように、バンドル調整の拘束条件は、例えば、基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度並びに仮想定義値gi、si及び仮想付与値fi、miの推定精度に基づいて定めるものとしてもよい。また、基準体モデル102(仮想基準体モデル102i)に幾何学条件に基づく拘束条件が付加されている場合には、基準体モデル102(仮想基準体モデル102i)に付加された幾何学条件に基づく拘束条件を用いてバンドル調整をおこなうものとしてもよい。また、幾何学条件に基づく拘束条件に含まれる基準体モデル102が有すべき幾何学条件に照らして外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)及び標定誤差Eの標定精度の評価をおこなうものとしてもよい。この場合には、多角的かつ厳密に標定精度の評価をおこなうことができる。   In the example of bundle adjustment (light flux adjustment) shown in Table 1, all bundle adjustments are performed with the bundle adjustment constraint given to the reference value 110 (reference measurement values g and s) as the adjustment range of 0 (zero). The example provided so that it may not be performed is shown. For this reason, the reference value 110 (reference measurement values g and s) remains unchanged through bundle adjustment. On the other hand, as will be described in detail later, the constraint conditions for bundle adjustment are, for example, the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m, and the estimation of the virtual definition values gi and si and the virtual assigned values fi and mi. It may be determined based on accuracy. Further, when a constraint condition based on a geometric condition is added to the reference body model 102 (virtual reference body model 102i), it is based on the geometric condition added to the reference body model 102 (virtual reference body model 102i). The bundle adjustment may be performed using the constraint condition. Further, the orientation accuracy of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) and the orientation error E in light of the geometric conditions that the reference body model 102 should include in the constraint conditions based on the geometric conditions. It is good also as what evaluates. In this case, it is possible to evaluate the orientation accuracy from various angles.

本実施の形態の3次元計測システム10は、複数(3個)のサブ基準体3a、3b、3cが各々16個を有する、合わせて48個の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値g及び撮影計測値f)の情報を、一体の基準体モデル102が含む(一体の基準モデル102を構成する)48点の標定点104が有する情報として統合して用いることができる。このため、3次元計測システム10が備える標定要素算出部13は、多数の標定点104の情報に基づいてステレオ撮影部11の精度の良い外部標定をおこなうことができるように設けられている。言い換えれば、本実施の形態の3次元計測システム10は、所望の計測精度を有して3次元計測ができるように、基準体情報画成部12を用いて外部標定用の基準体モデル102を一体として画成するように設けられている。なお、標定要素算出部13は外部標定をおこなうことができる他、ステレオ撮影部11の光学特性を補正/調整するための内部標定をおこなうことができるように設けるものとするとよい。   The three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment includes a plurality of (three) sub-reference bodies 3a, 3b, 3c each having 16 pieces, and a total of 48 three-dimensional coordinate values (reference measurement values) of the reference marks 4. The information of g and the photographed measurement value f) can be integrated and used as information of the 48 control points 104 included in the integrated reference body model 102 (which constitutes the integrated reference model 102). For this reason, the orientation element calculation unit 13 included in the three-dimensional measurement system 10 is provided so that the stereo imaging unit 11 can perform external orientation with high accuracy based on information on a large number of orientation points 104. In other words, the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment uses the reference body information defining unit 12 to convert the reference body model 102 for external orientation so that three-dimensional measurement can be performed with a desired measurement accuracy. It is provided to define as one. The orientation element calculation unit 13 may be provided so that external orientation can be performed and internal orientation for correcting / adjusting the optical characteristics of the stereo imaging unit 11 can be performed.

本実施の形態の基準体情報画成部12は、更に、3次元計算空間Vにおいて画成した複数の標定点104の相互間距離(撮影計測値)mの情報と、これに対応する基準値110の情報である、3次元計測空間Rにおいて予め基準計測されて把握された複数(3個)のサブ基準体3a、3b、3cが有する複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの情報とを基準体モデル102に付加して画成するように設けるものとしてもよい。この場合に、一の標定点104に複数の相互間距離(撮影測定値m及び基準計測値s)の情報を同時に付加する場合には、基準体情報画成部12は、標定要素算出部13がステレオ撮影部11の外部標定に用いるための標定点104の3次元座標値(撮影測定値f及び基準計測値g)の情報に加えて、更にサブ基準体3が有する幾何学情報を基準体モデル102に追加するように設けられているものといえる。   The reference body information defining unit 12 of the present embodiment further includes information on the mutual distances (photographed measurement values) m of the plurality of orientation points 104 defined in the three-dimensional calculation space V, and reference values corresponding thereto. The mutual distance (reference measurement value) of the plurality of reference marks 4 included in the plurality (three) of the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c, which is the information of 110, which has been previously measured by the reference measurement in the three-dimensional measurement space R. The information of s may be added to the reference body model 102 and defined. In this case, when information on a plurality of mutual distances (photographed measurement value m and reference measurement value s) is added to one orientation point 104 at the same time, the reference body information defining unit 12 includes the orientation element calculation unit 13. In addition to the information of the three-dimensional coordinate values (shooting measurement value f and reference measurement value g) of the orientation point 104 for use in external orientation of the stereo photographing unit 11, the geometric information of the sub-reference body 3 is further used as the reference body. It can be said that it is provided to be added to the model 102.

このように、基準体情報画成部12が画成する基準体モデル102の情報に、更に、サブ基準体3が有する幾何学情報を基準値110として追加することにより、後に詳述する標定要素算出部13が撮影測定値f、mに基づいておこなうステレオ撮影部11の外部標定の標定精度を基準値110(基準計測値g、s)に基づいて精度良く評価することができる。このため、標定要素算出部13が撮影測定値f、mに基づいておこなうステレオ撮影部11の外部標定の標定誤差Eを精度良く把握することができる。更に、後に詳述する標定要素算出部13がおこなう外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整(光束調整)をより精度良くおこなうことができる。   In this way, by adding the geometric information of the sub-reference body 3 as the reference value 110 to the information of the reference body model 102 defined by the reference body information defining unit 12, the orientation element described later in detail. It is possible to accurately evaluate the orientation accuracy of the external orientation of the stereo photographing unit 11 performed by the calculation unit 13 based on the photographing measurement values f and m based on the reference value 110 (reference measurement values g and s). Therefore, it is possible to accurately grasp the orientation error E of the external orientation of the stereo photographing unit 11 performed by the orientation element calculating unit 13 based on the photographing measurement values f and m. Furthermore, bundle adjustment (light flux adjustment) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) performed by the orientation element calculation unit 13 described in detail later can be performed with higher accuracy.

本実施の形態の基準体情報画成部12は、例えば、一のサブ基準体3aが有する一の側面上に設けられた4個の基準マーク4の情報に対応する3次元計算空間Vにおける4点の標定点104の情報に、4点の標定点104が、同一平面上に存在すべき旨の情報を付加するものとしてもよい。この場合には、例えば、同一平面に存在すべき旨の情報が付加された4点の標定点104が形成する平面度が0(ゼロ)であるものとして基準値110を与えて幾何学条件を付与するものとするとよい。このように設けることにより、幾何学条件に基づく基準値110の情報に基づいて、基準体モデル102を用いておこなう撮影測定値f、mの情報に基づくステレオ撮影部11の外部標定の標定精度を精度良く評価することができる。あるいは、幾何学条件に基づく基準値110に照らして算出される、撮影測定値f、mの情報に基づくステレオ撮影部11の外部標定の標定誤差(例えば、平面度)Eを精度良く把握することができる。   The reference body information defining unit 12 of the present embodiment is, for example, 4 in the three-dimensional calculation space V corresponding to information of four reference marks 4 provided on one side surface of one sub reference body 3a. Information indicating that the four ground control points 104 should be on the same plane may be added to the information on the point ground control points 104. In this case, for example, it is assumed that the flatness formed by the four orientation points 104 to which information indicating that they should exist in the same plane is 0 (zero), the reference value 110 is given, and the geometric condition is set. It should be given. By providing in this way, the orientation accuracy of the external orientation of the stereo photographing unit 11 based on the information of the photographing measurement values f and m performed using the reference body model 102 based on the information of the reference value 110 based on the geometric condition is set. It can be evaluated with high accuracy. Alternatively, it is possible to accurately grasp the orientation error (for example, flatness) E of the external orientation of the stereo photographing unit 11 based on the information of the photographing measurement values f and m, which is calculated based on the reference value 110 based on the geometric condition. Can do.

また、幾何学条件に基づく基準値110の情報として基準体情報画成部12が画成した平面が、同様に基準体情報画成部12により画成された他の幾何学条件の平面と交差して生じる交線(稜線)の情報を幾何学条件に基づく基準値110の情報として基準体モデル102の情報に付加するものとしてもよい。更に、ボトムアップ・モデリングの要領で、交線(稜線)が交差して生じる交点(サブ基準体モデル103の頂点105)の情報を幾何学条件に基づく基準値110の情報として基準体モデル102の情報に付加するものとしてもよい。   Further, a plane defined by the reference body information defining unit 12 as information of the reference value 110 based on the geometric condition intersects with a plane of another geometric condition similarly defined by the reference body information defining unit 12. The information of the intersection line (ridge line) generated in this way may be added to the information of the reference body model 102 as information of the reference value 110 based on the geometric condition. Furthermore, in the manner of bottom-up modeling, information on the intersection (the vertex 105 of the sub-reference body model 103) generated by the intersection of the intersection lines (ridge lines) is used as information on the reference value 110 based on the geometric condition. It may be added to information.

例えば、立方体として設けられたサブ基準体3の隣接する2面の間の幾何学条件(例えば、直交)や、表裏を成す2面の間の幾何学条件(例えば、平行)を把握することができるようにサブ基準体3が有する基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの基準計測をおこない、基準計測された幾何学条件に基づく基準値110を用いて、撮影測定値f、mに基づく外部標定の標定精度の評価を精度良くおこなうものとするとよい。特に本実施の形態において立方体として設けられたサブ基準体3の8つの頂点(サブ基準体モデル103の頂点105)に関連する幾何学条件に基づく基準値110を用いて基準体モデル102を用いた撮影測定値f、mに基づく外部標定の標定精度を評価することは有効である。サブ基準体モデル103の8つの頂点105の幾何学条件は、頂点105に接続する複数の稜線、平面の幾何学条件と相互に関連して複数の幾何学条件を共有し、多くの標定点104の3次元座標値f並びに相互間距離mの情報に相互作用を与えるからである。   For example, it is possible to grasp the geometric condition (for example, orthogonal) between two adjacent surfaces of the sub-reference body 3 provided as a cube and the geometric condition (for example, parallel) between the two surfaces forming the front and back surfaces. The reference measurement of the three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g of the reference mark 4 included in the sub-reference body 3 is performed so that the photographing measurement value f, It is preferable to evaluate the orientation accuracy of the external orientation based on m with high accuracy. In particular, in the present embodiment, the reference body model 102 is used by using the reference value 110 based on the geometric condition related to the eight vertices of the sub reference body 3 provided as a cube (vertex 105 of the sub reference body model 103). It is effective to evaluate the orientation accuracy of external orientation based on the photographing measurement values f and m. The geometric conditions of the eight vertices 105 of the sub-reference body model 103 share a plurality of geometric conditions in correlation with the geometric conditions of the plurality of ridges and planes connected to the vertex 105, and many orientation points 104. This is because an interaction is given to the information of the three-dimensional coordinate value f and the mutual distance m.

更に、本実施の形態の基準体モデル102は、前述の幾何学条件の一環として、あるいは、より物理的な幾何学情報として、サブ基準体モデル103の相互の間の相互干渉不可、あるいはサブ基準体モデル103と床面16(基準平面106)との間の相互不干渉不可の条件を基準値110又は後に詳述する外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整(光束条件)のための拘束条件として用いるものとしてもよい。   Furthermore, the reference body model 102 according to the present embodiment is not capable of mutual interference between the sub-reference body models 103 as a part of the above-described geometric conditions or as more physical geometric information, A bundle of external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) that describes the condition of non-interference between the body model 103 and the floor surface 16 (reference plane 106) as a reference value 110 or detailed later. It may be used as a constraint condition for adjustment (light flux condition).

本実施の形態の標定要素算出部13がおこなう外部標定並びに外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整(光束調整)について説明する。標定要素算出部13は、基準体情報画成部12が一体として画成した、測定対象物1の全体をカバーする基準体2に対応する基準体モデル102を用いて3次元計算空間Vにおいて外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出をおこなう。標定要素算出部13による外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出は、前述の空間前方交会法の共面条件並びに式(1)及び式(2)に示す座標変換の関係性に基づいて画成された、数値解析モデルである基準体モデル102が有する数値情報を用いて、公知の外部標定法並びに数値解析法により外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するものとするとよい。公知の外部標定法としては、最小二乗法(Least Squares Method)をはじめとして他の多様な近似解法が知られている。   The external orientation and bundle adjustment (luminous flux adjustment) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) performed by the orientation element calculation unit 13 of the present embodiment will be described. The orientation element calculation unit 13 uses the reference body model 102 corresponding to the reference body 2 that covers the entire measurement object 1 and is externally defined in the three-dimensional calculation space V. The orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated. The calculation of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) by the orientation element calculation unit 13 is performed using the coplanar conditions of the spatial forward intersection method and the coordinates shown in the expressions (1) and (2). Using the numerical information possessed by the reference body model 102, which is a numerical analysis model, defined based on the relationship of conversion, an external orientation element (x, y, z) ( (ω, φ, κ) may be calculated. As a known external orientation method, various other approximate solutions such as a least squares method are known.

即ち、数値解析モデルである基準体モデル102とは、ステレオ撮影部11の外部標定のためにおこなわれる近似解法を用いた光学的数値解析に個別の解析条件の情報を与える、数値入力のための一群の数値情報群(データセット)であるものといる。このため、外部標定計算をおこなう標定要素算出部13は数値解析処理の分野におけるソルバとして位置付けることができ、基準体情報画成部12は数値解析処理の分野におけるプリプロセッサとして位置付けることができる。このため、数値解析モデルである基準体モデル102には、数値解析処理の分野におけるプリプロセッサがおこなう解析条件のモデリング(解析条件の入力)の概念において包含される、入力情報の任意の構造化及び/又は拘束条件の付与等の付随する入力情報の任意の付加がなされてもよい。   That is, the reference body model 102 that is a numerical analysis model is used for numerical input that gives information on individual analysis conditions to optical numerical analysis using an approximate solution performed for external orientation of the stereo imaging unit 11. It is assumed to be a group of numerical information group (data set). Therefore, the orientation element calculation unit 13 that performs external orientation calculation can be positioned as a solver in the field of numerical analysis processing, and the reference body information definition unit 12 can be positioned as a preprocessor in the field of numerical analysis processing. For this reason, the reference body model 102, which is a numerical analysis model, includes arbitrary structuring and / or input information included in the concept of modeling of analysis conditions (input of analysis conditions) performed by a preprocessor in the field of numerical analysis processing. Alternatively, arbitrary addition of accompanying input information such as provision of constraint conditions may be made.

標定要素算出部13は、前述の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出を近似解法を用いておこなうために、算出された外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)には、当然に標定誤差Eが含まれている。標定誤差Eは、基準体モデル102を構成する標定点104が有する撮影測定値f、mの情報と基準値110(基準計測値g、s)の情報とを比較することで把握することができる。標定要素算出部13は、更にバンドル調整(光束調整)をおこなって標定誤差Eを除去するものとするとよい。バンドル調整は、例えば、公知のGauss−Newton法、あるいはLevenberg−Marquardt法を用いておこなうものとするとよい。また、以下に詳述するように、基準体モデル102に拘束条件を設けてバンドル調整をおこなう場合には、Lagrange未定乗数法を用いてバンドル調整をおこなうように設けるものとすると比較的容易にバンドル調整をおこなうことができる。この他にも、例えば、COMPLEX法や遺伝的アルゴリズム法等の任意の最適化手法を用いてバンドル調整をおこなうものとしてもよい。   The orientation element calculation unit 13 calculates the above-described external orientation elements (x, y, z) in order to calculate the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) using an approximate solution. ) (Ω, φ, κ) naturally includes the orientation error E. The orientation error E can be grasped by comparing the information of the photographed measurement values f and m of the orientation point 104 constituting the reference body model 102 with the information of the reference value 110 (reference measurement values g and s). . The orientation element calculation unit 13 may further perform bundle adjustment (light flux adjustment) to remove the orientation error E. The bundle adjustment may be performed using, for example, a known Gauss-Newton method or a Levenberg-Marquardt method. Further, as will be described in detail below, when performing bundle adjustment by providing a constraint condition on the reference body model 102, it is relatively easy to provide bundle adjustment using the Lagrange undetermined multiplier method. Adjustments can be made. In addition, for example, bundle adjustment may be performed using an arbitrary optimization method such as COMPLEX method or genetic algorithm method.

標定要素算出部13は、外部標定並びにバンドル調整(光束調整)に用いる基準体モデル102が、前述の通り、幾何学条件に基づく基準値110を更に含む場合には、基準体モデル102を構成する標定点104が有する撮影測定値f、mの情報と幾何学条件に基づく基準値110の情報とを比較することで、外部標定の標定精度(標定誤差E(表1参照))を評価するものとしてもよい。   The orientation element calculation unit 13 configures the reference body model 102 when the reference body model 102 used for external orientation and bundle adjustment (light flux adjustment) further includes the reference value 110 based on the geometric condition as described above. Evaluation of the orientation accuracy (location error E (see Table 1)) of the external orientation by comparing the information of the photographing measurement values f and m of the orientation point 104 with the information of the reference value 110 based on the geometric condition. It is good.

標定要素算出部13がおこなうバンドル調整(光束調整)においては、拘束条件を用いて標定点104の調整幅を妥当に拘束した状態で、(制限された調整幅の範囲内で)標定点104を調整する調整計算(最適化計算)をおこなうと迅速かつ的確にバンドル調整をおこなうことができる。本実施の形態の基準体モデル102では、基準体モデル102を画成する基準体情報画成部12により、標定点104毎に拘束条件の情報が付加されて基準体モデル102が画成されるものとするとよい。あるいは、基準体モデル102が幾何学条件に基づく基準値110を有する場合には、幾何学条件に基づく基準値110毎に拘束条件の情報が付加されて基準体モデル102が画成されるものとするとよい。   In bundle adjustment (light flux adjustment) performed by the orientation element calculation unit 13, the orientation point 104 is set (within the limited adjustment range) in a state where the adjustment range of the orientation point 104 is appropriately restrained using the constraint condition. When adjustment calculation (optimization calculation) to be adjusted is performed, bundle adjustment can be performed quickly and accurately. In the reference body model 102 according to the present embodiment, the reference body information defining unit 12 that defines the reference body model 102 adds constraint information for each orientation point 104 to define the reference body model 102. It should be. Alternatively, when the reference body model 102 has the reference value 110 based on the geometric condition, the reference body model 102 is defined by adding constraint information for each reference value 110 based on the geometric condition. Good.

基準体情報画成部12は、基準体モデル102を構成する標定点104の情報に、例えば、基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に応じて、異なる複数の重み付けの値が設けられた拘束条件110を付加するように設けるものとするとよい。具体的には、標定点104が有する基準値110(基準計測値g、s)のバンドル調整(光束調整)の拘束条件は、サブ基準体3a、3b、3cの各々が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの基準計測の計測精度に応じて定めるものとするとよい。例えば、サブ基準体3a、3b、3c毎に異なる計測精度による基準計測がおこなわれた場合には、各個別のサブ基準体3a、3b、3cに対応するサブ基準体モデル103a、103b、103c毎に基準計測の計測精度に応じて異なる基準値110(基準計測値g、s)の重み付けの値が設けられた、異なる調整幅を有する拘束条件を付加するものとするとよい。同様に、例えば、標定点104の3次元座標値(撮影測定値f、m)のバンドル調整の拘束条件も、撮影測定値f、mの計測精度に応じて異なる重み付けの値(調整幅)を有するように定めるものとするとよい。   The reference body information defining unit 12 applies a plurality of different weights to the information of the orientation points 104 constituting the reference body model 102 according to, for example, the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m. It is good to provide so that the constraint condition 110 provided with the value may be added. Specifically, the constraint condition for bundle adjustment (light beam adjustment) of the reference value 110 (reference measurement values g and s) possessed by the orientation point 104 is a plurality of reference marks 4 included in each of the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c. The three-dimensional coordinate value (reference measurement value) g and / or the distance between the plurality of reference marks 4 (reference measurement value) s may be determined according to the measurement accuracy of the reference measurement. For example, when the reference measurement with different measurement accuracy is performed for each of the sub reference bodies 3a, 3b, and 3c, the sub reference body models 103a, 103b, and 103c corresponding to the individual sub reference bodies 3a, 3b, and 3c, respectively. It is preferable to add constraint conditions having different adjustment widths, in which weighting values of different reference values 110 (reference measurement values g and s) are provided according to the measurement accuracy of the reference measurement. Similarly, for example, the constraint condition for bundle adjustment of the three-dimensional coordinate value (photographed measurement value f, m) of the orientation point 104 also has a different weighting value (adjustment width) depending on the measurement accuracy of the photographed measurement value f, m. It should be determined to have.

このように設けることにより、基準体モデル102を構成する複数のサブ基準体モデル103a、103b、103cは、バンドル調整(光束調整)の調整代(調整幅)を所定の範囲内に拘束する拘束条件の情報を更に有することができる。また、バンドル調整における拘束条件の重み付けの値は、予め把握された各個別のサブ基準体モデル103a、103b、103cに対応する、各個別のサブ基準体3a、3b、3cが有する複数の基準マーク4の基準計測値g、sの計測精度及び撮影測定値f、mの計測精度に応じて個別に定めるものとするとよい。このように設けると、より精度良く計測された基準計測値g、sを基準値110(表1参照)として、撮影測定値f、mに基づいて算出された外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)をバンドル調整することができる。   By providing in this way, the plurality of sub-reference body models 103a, 103b, and 103c constituting the reference body model 102 are restraint conditions that restrain the adjustment allowance (adjustment width) of bundle adjustment (light flux adjustment) within a predetermined range. The information may be further included. Further, the weight value of the constraint condition in the bundle adjustment is a plurality of reference marks included in the individual sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c corresponding to the individual sub-reference body models 103a, 103b, and 103c that are grasped in advance. It may be determined individually according to the measurement accuracy of the four reference measurement values g and s and the measurement accuracy of the shooting measurement values f and m. With this arrangement, the external measurement elements (x, y, z) calculated on the basis of the photographing measurement values f, m with the reference measurement values g, s measured more accurately as the reference value 110 (see Table 1). ) (Ω, φ, κ) can be bundle adjusted.

例えば、計測精度の良い基準計測値、撮影測定値の情報を有する標定点104に付加されるバンドル調整(光束調整)の拘束条件は、計測精度に応じてより少ない調整代(調整幅)の範囲内で抑制されてバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。一方、計測精度のより劣る基準計測値、撮影測定値の情報を有する標定点104に付加されるバンドル調整の拘束条件は、計測精度に応じてより大きな調整代(調整幅)の範囲内において、より積極的にバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。   For example, the constraint condition of bundle adjustment (light flux adjustment) added to the ground control point 104 having information on the reference measurement value and photographing measurement value with good measurement accuracy is a range of a smaller adjustment allowance (adjustment width) depending on the measurement accuracy. It is preferable to determine that bundle adjustment is performed by being suppressed within the network. On the other hand, the constraint condition of bundle adjustment added to the ground control point 104 having information on the reference measurement value and the photographing measurement value with inferior measurement accuracy is within the range of a larger adjustment allowance (adjustment width) according to the measurement accuracy. It may be determined that bundle adjustment is performed more actively.

このように、基準体モデル102のバンドル調整(光束調整)の拘束条件をサブ基準体3a、3b、3c毎の基準計測値、撮影測定値の計測精度に応じて適切に定めることができるから、更に精度のよい外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を得ることができる。このため、サブ基準体3a、3b、3cを更に小型に設けることができると共に、取り扱いの容易な小型のサブ基準体3を備える本実施の形態の3次元計測システム10を更に小型に設けることができる。   As described above, the constraint condition of the bundle adjustment (light beam adjustment) of the reference body model 102 can be appropriately determined according to the measurement accuracy of the reference measurement value and the photographing measurement value for each of the sub-reference bodies 3a, 3b, and 3c. Further, it is possible to obtain an external orientation element (x, y, z) (ω, φ, κ) with high accuracy. Therefore, the sub reference bodies 3a, 3b, and 3c can be provided in a smaller size, and the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment including the small sub reference body 3 that is easy to handle can be provided in a smaller size. it can.

また、バンドル調整U03の拘束条件の重み付けは、ステレオ撮影部11の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように設けるものとするとよい。ステレオ撮影部11の光軸付近の撮影領域では、計測精度のより良い撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を得ることができるものといえる。このため、ステレオ撮影部11の光軸付近の撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を対象として、より大きな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の少ない拘束条件を付与してバンドル調整(光束調整)U03をおこなうものとするとよい。一方、ステレオ撮影部11の光軸から遠隔した撮影領域では、撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)の計測精度が比較的劣る。このため、ステレオ撮影部11の光軸から遠隔した撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)に対しては、より小さな重み付けの値が付与された、よりバンドル調整幅の大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整をおこなうものとするとよい。このように設けると、計測精度のより良い撮影測定値(3次元座標値f及び/又は相互間距離m)を重視したバンドル調整をおこなうことができる。   Further, the constraint condition weighting of the bundle adjustment U03 is preferably provided so that a larger weighting value is given as the optical axis of the stereo photographing unit 11 is approached. In the imaging region near the optical axis of the stereo imaging unit 11, it can be said that an imaging measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) with better measurement accuracy can be obtained. For this reason, a constraint with a smaller bundle adjustment width, to which a larger weighting value is given, with respect to the photographing measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) in the vicinity of the optical axis of the stereo photographing unit 11. It is preferable to perform bundle adjustment (light flux adjustment) U03 by giving conditions. On the other hand, in the imaging region remote from the optical axis of the stereo imaging unit 11, the measurement accuracy of the imaging measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) is relatively inferior. For this reason, a smaller weighting value is given to the measured measurement value (three-dimensional coordinate value f and / or the mutual distance m) remote from the optical axis of the stereo imaging unit 11, and the bundle adjustment width is further increased. It is preferable to perform a bundle adjustment more positively by giving a large constraint condition. By providing in this way, it is possible to perform bundle adjustment with an emphasis on photographing measurement values (three-dimensional coordinate value f and / or mutual distance m) with better measurement accuracy.

なお、光軸付近とは、典型的にはステレオ撮影部11のレンズの光軸の周辺の領域をいうが、広義には、撮影測定精度の最も高い、1画素当たりの分解能が最も高い撮影領域をいい、レンズの特性他の(内部標定的な)影響によって、必ずしもレンズの光軸を中心とする円形の撮影領域をいうものとは限らない。具体的には、「光軸付近」の領域は、個別のステレオ測定部11(カメラ/レンズ)を用いて撮影実験/実測を行うことにより、1画素当たりの分解能が最も高い撮影領域を定めることで、「光軸付近」に相当する撮影領域を定めるものとするとよい。   Note that the vicinity of the optical axis typically means a region around the optical axis of the lens of the stereo photographing unit 11, but in a broad sense, a photographing region having the highest photographing measurement accuracy and the highest resolution per pixel. This is not necessarily a circular imaging region centered on the optical axis of the lens due to other characteristics (internal orientation) of the lens characteristics. Specifically, the “near the optical axis” region defines a photographing region having the highest resolution per pixel by performing a photographing experiment / actual measurement using the individual stereo measurement unit 11 (camera / lens). Therefore, it is preferable that an imaging region corresponding to “near the optical axis” is determined.

例えば、バンドル調整(光束調整)U03の拘束条件の重み付けは、光軸を含むステレオ撮影部11の撮影領域(画角)の半分から中央寄りの中央部と、外側寄りの周辺部とで異なる重み付けの値を付与するように設けるものとするとよい。この場合には、ステレオ撮影部11の光軸を含む中央部に含まれる標定点104には、より大きな拘束条件の重み付けの値を付与して、バンドル調整幅を小さく抑えるものとするとよい。一方、ステレオ撮影部11の撮影領域の周辺部に含まれる標定点104には、より小さな拘束条件の重み付けの値を付与して、バンドル調整幅を大きく設けるものとするとよい。更に、ステレオ撮影部11の撮影領域(画角)を前述の2分割よりも細かく分割して、より多くの異なる重み付けの値を付与するように設けるものとしてもよい。なお、基準体モデル102が含む標定点104のバンドル調整の拘束条件の重み付けの付与の他の理由に基づいて、例外的にステレオ撮影部11の撮影領域(画角)の周辺部に中央部よりも大きな重み付けの値が付与された少数の標定点104が含まれる場合も存在し得る。拘束条件は複数の理由に基づいて(例えば、複数の理由を重ね合わせて)重み付けの値を決定することができるからである。このような場合にも、全体としてステレオ撮影部11の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与される傾向を有している場合には、ステレオ撮影部11の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されているものということができる。   For example, the weighting of the constraint condition for bundle adjustment (light flux adjustment) U03 is different for the central part closer to the center and the outer peripheral part of the stereo imaging part 11 including the optical axis. It is good to provide so that the value of may be provided. In this case, it is preferable to assign a larger weighting value of the constraint condition to the orientation point 104 included in the central portion including the optical axis of the stereo photographing unit 11 so as to suppress the bundle adjustment width. On the other hand, the orientation point 104 included in the periphery of the imaging region of the stereo imaging unit 11 may be given a smaller weight value for the constraint condition to provide a larger bundle adjustment range. Furthermore, the photographing area (view angle) of the stereo photographing unit 11 may be divided more finely than the above-described two divisions so as to give more different weight values. It should be noted that, based on other reasons for assigning the weight of the constraint condition for bundle adjustment of the ground control point 104 included in the reference body model 102, the central portion is exceptionally positioned at the peripheral portion of the photographing region (view angle) of the stereo photographing portion 11. There may be a case where a small number of orientation points 104 to which a large weight value is assigned are included. This is because the constraint condition can determine the weighting value based on a plurality of reasons (for example, by superimposing a plurality of reasons). Even in such a case, when there is a tendency that a large weighting value is given as the optical axis of the stereo photographing unit 11 is approached as a whole, the weighting becomes large as the optical axis of the stereo photographing unit 11 is approached. It can be said that a value is given.

また、バンドル調整U03の拘束条件の重み付けは、相互間距離s、si(図6参照)、m、mi(図6参照)に付与される重み付けの値と比較して、3次元座標値g、gi(図6参照)、f、fi(図6参照)に付与される重み付けの値が大きな値となるように設けるものとするとよい。標定点104の3次元座標値g、gi、f、fiに付与される拘束条件は、その性質から、3次元計算空間Vに対して直接的にバンドル調整(光束調整)U03の拘束をおこなうことができる。このため、標定点104の3次元座標値g、gi、f、fiを対象として、より大きな重み付けの値が付与された、バンドル調整幅のより少ない拘束条件を付与してバンドル調整U03をおこなうものとするとよい。この場合には、基準体モデル102を3次元計算空間Vに対して拘束することができるから、例えば、バンドル調整によって、基準体モデル102が3次元計算空間V内において意図しない回転をしてしまう等の不具合が生じることを防止することができる。   Further, the weighting of the constraint condition of the bundle adjustment U03 is compared with the weight values given to the mutual distances s, si (see FIG. 6), m, mi (see FIG. 6), and the three-dimensional coordinate value g, It is good to provide so that the value of the weight given to gi (refer FIG. 6), f, fi (refer FIG. 6) may become a big value. The constraint condition given to the three-dimensional coordinate values g, gi, f, and fi of the orientation point 104 is that the bundle adjustment (light beam adjustment) U03 is directly constrained to the three-dimensional calculation space V due to its property. Can do. For this reason, for the three-dimensional coordinate values g, gi, f, and fi of the orientation point 104, the bundle adjustment U03 is performed by giving a larger weighting value and giving a constraint condition with a smaller bundle adjustment width. It is good to do. In this case, since the reference body model 102 can be constrained with respect to the three-dimensional calculation space V, for example, the reference body model 102 rotates unintentionally in the three-dimensional calculation space V by bundle adjustment. It is possible to prevent the occurrence of problems such as these.

一方で、標定点104の相互間距離s、si、m、miの情報は、その性質から、例えば、複数の標定点104がその相互間距離s、si、m、miを保ったまま、3次元計算空間V内を自由に移動することができる自由度を有しているものといえる。このため、標定点104の相互間距離s、si、m、miの情報は、3次元計算空間Vに対して基準体モデル102を直接的に拘束する拘束条件となり得ない。このため、相互間距離s、si、m、miに対しては、より小さな重み付けの値が付与された、バンドル調整幅のより大きい拘束条件を付与して、より積極的にバンドル調整(光束調整)U03をおこなうものとするとよい。このように設ける場合には、3次元座標値g、gi(図6参照)、f、fi(図6参照)に付与される拘束条件を3次元計算空間Vに対する基準体モデル102のアンカーとする一方で、相互間距離s、si、m、miの値をより大きく調整してバンドル調整をおこなうことができる。このため、3次元計算空間Vに対する基準体モデル102の調整幅を所定の拘束条件の範囲内に留めることができると共に、相互間距離s、si、m、miの値をより大きく調整することができるから、標定誤差Eのより少ない外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を更に短時間で算出することができる、優れたバンドル調整計算をおこなうことができる。   On the other hand, the information on the mutual distances s, si, m, mi of the orientation points 104 is, for example, 3 while maintaining the mutual distances s, si, m, mi for the plurality of orientation points 104 due to their properties. It can be said that it has the freedom degree which can move freely within the dimensional calculation space V. For this reason, the information on the distances s, si, m, and mi between the orientation points 104 cannot be a constraint condition that directly restrains the reference body model 102 with respect to the three-dimensional calculation space V. For this reason, for the mutual distances s, si, m, and mi, a constraint condition with a smaller weighting value and a larger bundle adjustment width is given, and bundle adjustment (light flux adjustment) is more aggressive. ) It should be U03. In such a case, the constraint condition given to the three-dimensional coordinate values g, gi (see FIG. 6), f, fi (see FIG. 6) is used as an anchor of the reference body model 102 with respect to the three-dimensional calculation space V. On the other hand, bundle adjustment can be performed by adjusting the values of the mutual distances s, si, m, and mi larger. Therefore, the adjustment width of the reference body model 102 with respect to the three-dimensional calculation space V can be kept within the range of the predetermined constraint conditions, and the values of the mutual distances s, si, m, mi can be adjusted to be larger. Therefore, it is possible to perform an excellent bundle adjustment calculation that can calculate the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) with less orientation error E in a shorter time.

あるいは、基準体情報画成部12は、更に、基準体モデル102及びサブ基準体モデル103が有する幾何学条件に基づく基準値110に応じて拘束条件を設けるものとしてもよい。前述の通り、基準体モデル102並びにサブ基準体モデル103には、例えば、各々の標定点104が有する基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に基づいて、各個別に異なる条件で与えられる第1の拘束条件が与えられて設けられる。この拘束条件に加えて、更に幾何学条件に基づく基準値110に応じて設けられる第2の拘束条件を2重にかけるものとしてもよい。   Alternatively, the reference body information defining unit 12 may further provide a constraint condition according to the reference value 110 based on the geometric condition of the reference body model 102 and the sub reference body model 103. As described above, the reference body model 102 and the sub-reference body model 103 are individually different based on, for example, the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m of the respective orientation points 104. A first constraint condition given by the condition is given and provided. In addition to this constraint condition, the second constraint condition provided according to the reference value 110 based on the geometric condition may be doubled.

この場合には、基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に応じて与えられた第1の拘束条件により制限されるバンドル調整代(調整幅)の自由度の範囲内において、更に幾何学条件に応じて与えられた第2の拘束条件によりバンドル調整量が制限されることとなる。このため、一の標定点104にバンドル調整量を与えることにより、調整量を与えられた一の標定点104との間に幾何学条件に基づく第2の拘束条件を有して相互に関連する他の標定点104に対しても連動して相応のバンドル調整量を与えることができる。このため、より的確にバンドル調整量を基準体モデル102の全体に分散させて与えることができる。   In this case, within the range of the degree of freedom of the bundle adjustment allowance (adjustment width) limited by the first constraint condition given in accordance with the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m. Further, the bundle adjustment amount is limited by the second constraint condition given in accordance with the geometric condition. For this reason, by providing a bundle adjustment amount to one ground control point 104, there is a second constraint condition based on a geometric condition between the control point 104 and the one ground control point 104 to which the adjustment amount is given. Corresponding bundle adjustment amounts can be given to other ground control points 104 in conjunction with each other. For this reason, the bundle adjustment amount can be distributed and given to the entire reference body model 102 more accurately.

例えば、本実施の形態において基準体モデル102が有する48個の標定点104の内で、最大の標定誤差Eの量を有する一の標定点104のみにバンドル調整量を付与することで、一の標定点104と相互に幾何学条件に基づく拘束条件を共有する(拘束された)他の標定点104にバンドル調整量を適度に分散させて与えることができる。基準体モデル102において最大の標定誤差Eの量を有する一の標定点104は、例えば、全ての標定点104の撮影測定値(3次元座標値)fと基準計測値(3次元座標値)gとを比較して、最大の差異(標定誤差E)を有する標定点104に定めるものとしてもよい。なお、このように、一の拘束条件として設けられた幾何学条件に基づく拘束条件の範囲内においてバンドル調整(光束調整)をおこなう場合にも、他の拘束条件として同時に設けられる基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に基づくバンドル拘束条件を2重に付加して設けておくことで、標定点104が基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に基づく拘束条件を超えて調整されてしまうことがない。   For example, the bundle adjustment amount is given to only one orientation point 104 having the largest amount of orientation error E among the 48 orientation points 104 included in the reference body model 102 in the present embodiment. The bundle adjustment amount can be distributed in a moderately distributed manner to other orientation points 104 that share (constrained) constraints based on geometric conditions with the orientation points 104. One orientation point 104 having the largest amount of orientation error E in the reference body model 102 is, for example, the photographing measurement values (three-dimensional coordinate values) f and reference measurement values (three-dimensional coordinate values) g of all orientation points 104. And the orientation point 104 having the largest difference (orientation error E) may be determined. In this way, even when bundle adjustment (light flux adjustment) is performed within the range of the constraint condition based on the geometric condition provided as one constraint condition, the reference measurement value g provided simultaneously as another constraint condition, By providing a bundle constraint condition based on the measurement accuracy of s and measurement values f and m in duplicate, the ground control point 104 has the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the measurement values f and m. It is not adjusted beyond the constraint conditions based on it.

この場合には、はじめに、最大の標定誤差Eを有する一の標定点104(又は頂点105)を決定し、決定した標定点104(又は頂点105)に加えるべき、推定標定誤差量及び推定標定誤差方向(推定誤差ベクトル)に基づくバンドル調整ベクトル(調整量及び調整方向)を決定するものとするとよい。続いて、決定したバンドル調整ベクトルを拘束条件が2重に設けられた調整対象の標定点104(又は頂点105)に付与するものとするとよい。このように設けると、基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの計測精度に基づく第1の拘束条件が許容する調整範囲内において、幾何学条件に基づく第2の拘束条件を利用して付与するバンドル調整ベクトルをより多くの標定点104(又は頂点105)に分散してバンドル調整(光束調整)をおこなうことができる。このようにバンドル調整量を与える場合には、歪み等の一定の傾向を有して基準体モデル102又はサブ基準体モデル103の全体に分散する標定誤差Eを効果的に除去することができる。   In this case, first, one orientation point 104 (or vertex 105) having the largest orientation error E is determined, and an estimated orientation error amount and an estimated orientation error to be added to the determined orientation point 104 (or vertex 105). A bundle adjustment vector (adjustment amount and adjustment direction) based on the direction (estimated error vector) may be determined. Then, it is good to give the determined bundle adjustment vector to the orientation point 104 (or vertex 105) of the adjustment object in which the constraint conditions were provided twice. With this arrangement, the second constraint condition based on the geometric condition is used within the adjustment range permitted by the first constraint condition based on the measurement accuracy of the reference measurement values g and s and the photographed measurement values f and m. Thus, bundle adjustment vectors (light flux adjustment) can be performed by distributing the bundle adjustment vectors to be given to a larger number of orientation points 104 (or vertices 105). In this way, when the bundle adjustment amount is given, the orientation error E that has a certain tendency such as distortion and is dispersed throughout the reference body model 102 or the sub-reference body model 103 can be effectively removed.

標定要素算出部13がおこなうバンドル調整(光束調整)では、3次元計算空間Vの基準体モデル102に付加された全ての拘束条件が許容する調整範囲の範囲内において、基準体モデル102を構成する標定点104が(試行/イタレーション毎に)繰り返して調整される。このようにして、表1に示すようにバンドル調整をおこなう度に、基準体モデル102及び外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が含む標定誤差Eが、徐々に減少するようにバンドル調整がなされて、より精度の高いステレオ撮影部11の定位が成される。   In bundle adjustment (light flux adjustment) performed by the orientation element calculation unit 13, the reference body model 102 is configured within the adjustment range allowed by all the constraint conditions added to the reference body model 102 in the three-dimensional calculation space V. The ground control point 104 is repeatedly adjusted (for each trial / iteration). In this way, each time bundle adjustment is performed as shown in Table 1, the orientation error E included in the reference body model 102 and the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) gradually decreases. The bundle adjustment is performed as described above, and the stereo imaging unit 11 with higher accuracy is localized.

図2を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る3次元計測システムについて説明する。本実施の形態の3次元計測システム10は、床面16の上、及び寸法精度を問わない高さの異なる2つの架台7a、7bの上に一個のサブ基準体3を順次載せることで、測定対象物1である人体の全体をカバーする、基準体2が占める3次元計測空間を一個のサブ基準体3で順次カバーするように設けられる。また、この際、ステレオ撮影部11は、サブ基準体3の移動に合わせて順次時間をずらして撮影された3組のステレオ画像20a、20bを得るように設けられる。この場合には、一個のサブ基準体3のみを用いてステレオ撮影部11の外部標定をおこなうことができる。   With reference to FIG. 2, a three-dimensional measurement system according to a second embodiment of the present invention will be described. The three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment performs measurement by sequentially placing one sub-reference body 3 on the floor surface 16 and on two mounts 7a and 7b having different heights regardless of dimensional accuracy. The three-dimensional measurement space occupied by the reference body 2 that covers the entire human body that is the object 1 is provided so as to be sequentially covered by one sub-reference body 3. Further, at this time, the stereo photographing unit 11 is provided so as to obtain three sets of stereo images 20 a and 20 b that are photographed by sequentially shifting the time in accordance with the movement of the sub reference body 3. In this case, the external orientation of the stereo photographing unit 11 can be performed using only one sub reference body 3.

この場合には、3次元計算空間Vに画成される基準体モデル102は、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーするように複数の3次元座標位置に順次配置されたサブ基準体3をステレオ撮影部11で複数回撮影して得た複数のステレオ画像20a、20bに基づいて画成される。具体的には、基準体モデル102は、複数(4方向から3回に渡って同時撮影された合計12組)のステレオ画像20a、20bに基づいてサブ基準体3が有する基準マーク4が空間前方交会法の共面条件に従って3次元計算空間Vに投影されて画成される複数(48点)の標定点104を含んで画成される。   In this case, the reference body model 102 defined in the three-dimensional calculation space V is a sub-sequence sequentially arranged at a plurality of three-dimensional coordinate positions so as to cover the whole measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. The reference body 3 is defined based on a plurality of stereo images 20 a and 20 b obtained by photographing the reference body 3 a plurality of times with the stereo photographing unit 11. Specifically, in the reference body model 102, the reference mark 4 included in the sub-reference body 3 is based on the front of the space based on a plurality of (a total of 12 sets taken simultaneously from four directions in three times) stereo images 20a and 20b. A plurality of (48 points) orientation points 104 defined by being projected onto the three-dimensional calculation space V according to the coplanar condition of the meeting method are defined.

本実施の形態では、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3の配置位置を測定対象物1の全体をカバーするように順次変更して、複数の異なる3次元座標位置にサブ基準体3を順次配置することができる。また、複数(3箇所)の異なる3次元座標位置に配置されたサブ基準体3を複数(3箇所)の配置位置の各々においてステレオ撮影部11で撮影して、複数(4方向から3回に渡って同時撮影された合計12組)のステレオ画像20a、20bを得ることができる。あるいは、同一(4組)のステレオ画像20a、20b上に複数回露光(3重写し)してサブ基準体3のステレオ画像20a、20bを得るものとしてもよい。本実施の形態では、複数(4方向から3回に渡って同時撮影された合計12組)のステレオ画像20a、20bに基づいて、前述の第1の実施の形態と同様に、多数(48点)の標定点104を含む基準体モデル102を基準体情報画成部12により3次元計算空間Vに一体として画成することができる。なお、本実施の形態に示す3回に限られることなく、配置位置の変更の回数並びに撮影回数を増やすことで、更に多くの標定点104を画成するものとしてもよい。   In the present embodiment, the arrangement positions of the sub reference bodies 3 in the three-dimensional measurement space R are sequentially changed so as to cover the entire measurement object 1, and the sub reference bodies 3 are sequentially placed at a plurality of different three-dimensional coordinate positions. Can be arranged. In addition, the sub-reference body 3 arranged at a plurality of (three places) different three-dimensional coordinate positions is photographed by the stereo photographing unit 11 at each of the plurality of (three places) placement positions, and a plurality of (from four directions three times) A total of 12 sets of stereo images 20a and 20b photographed simultaneously can be obtained. Alternatively, the stereo images 20a and 20b of the sub-reference body 3 may be obtained by performing multiple exposures (triple copying) on the same (four sets) of stereo images 20a and 20b. In the present embodiment, a large number (48 points) as in the first embodiment described above, based on a plurality of (12 sets in total taken from 3 directions simultaneously) stereo images 20a and 20b. ), And the reference body model 102 including the orientation points 104 can be integrally defined in the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12. Note that the present invention is not limited to the three times shown in the present embodiment, and more orientation points 104 may be defined by increasing the number of times the arrangement position is changed and the number of times of photographing.

この際、3次元計測空間Rにおける複数の3次元座標位置へのサブ基準体3の配置は、例えば、複数の異なる高さの架台7(第1の架台7a及び第2の架台7b)の上にサブ基準体3を順次載置するように設けることができる。また、基準体モデル102(標定点104)に付加する基準値110の情報として用いる、サブ基準体3が有する複数の基準マーク4の基準計測値(3次元座標値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの情報は同一のものであるから、一のサブ基準体3に対応して繰り返し重複して用いるものとするとよい。   At this time, the arrangement of the sub reference body 3 at a plurality of three-dimensional coordinate positions in the three-dimensional measurement space R is, for example, on a plurality of gantry 7 (first gantry 7a and second gantry 7b) having different heights. The sub-reference bodies 3 can be provided in order. Further, reference measurement values (three-dimensional coordinate values) g of a plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 and / or a plurality of references used as information on the reference value 110 added to the reference body model 102 (the orientation point 104). Since the information of the mutual distance (reference measurement value) s of the marks 4 is the same, it is preferable that the information is used repeatedly corresponding to one sub reference body 3.

このため、3次元計測システム10は、基準体2よりも小型のサブ基準体3を測定対象物1の全体をカバーするように複数の3次元座標位置に順次配置してステレオ撮影部11で撮影したステレオ画像20a、20bに基づいて、測定対象物1の全体をカバーする基準体2に対応する基準体モデル102を3次元計算空間Vに画成することができる。また、標定要素算出部13は、基準体モデル102を用いてステレオ撮影部11を精度良く外部標定して測定対象物1を3次元計測することができるから、取り扱いの容易な小型のサブ基準体3を備える3次元計測システム10を小型に設けることができる。   For this reason, the three-dimensional measurement system 10 sequentially shoots the sub-reference body 3 smaller than the reference body 2 at a plurality of three-dimensional coordinate positions so as to cover the entire measurement object 1 and shoots with the stereo imaging unit 11 The reference body model 102 corresponding to the reference body 2 that covers the entire measurement object 1 can be defined in the three-dimensional calculation space V based on the stereo images 20a and 20b. Further, since the orientation element calculation unit 13 can accurately externally locate the stereo imaging unit 11 using the reference body model 102 and measure the measurement object 1 three-dimensionally, a small sub-reference body that is easy to handle. 3 can be provided in a small size.

図3を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る3次元計測システムについて説明する。本実施の形態の3次元計測システム10は、移動するサブ基準体3をステレオ撮影部11により一連の動画として連続撮影し、ステレオ撮影部11の外部標定をおこなうように設けられている。この場合には、3次元計算空間Vに画成される基準体モデル102は、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーするように複数の3次元座標位置に移動されるサブ基準体3をステレオ撮影部11で連続撮影して得た複数のステレオ画像20a、20bに基づく複数の標定点104を含んで画成される。   A three-dimensional measurement system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment is provided so that the moving sub-reference body 3 is continuously photographed as a series of moving images by the stereo photographing unit 11 and external orientation of the stereo photographing unit 11 is performed. In this case, the reference body model 102 defined in the three-dimensional calculation space V is moved to a plurality of three-dimensional coordinate positions so as to cover the entire measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. The body 3 is defined including a plurality of orientation points 104 based on a plurality of stereo images 20 a and 20 b obtained by continuously photographing the body 3 with the stereo photographing unit 11.

本実施の形態では、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3の配置位置を測定対象物1の全体をカバーするように移動変更して複数の異なる3次元座標位置にサブ基準体3を配置することができる。また、複数の異なる3次元座標位置に配置されたサブ基準体3を複数の配置位置の各々においてステレオ撮影部11で連続撮影(動画撮影)して複数のステレオ画像20a、20bを得ることができる。また、複数のステレオ画像20a、20bに基づいて画成される複数の標定点104を含む基準体モデル102を基準体情報画成部12により3次元計算空間Vに一体として画成することができる。   In the present embodiment, the sub reference body 3 is arranged at a plurality of different three-dimensional coordinate positions by moving and changing the arrangement position of the sub reference body 3 in the three-dimensional measurement space R so as to cover the entire measurement object 1. be able to. In addition, a plurality of stereo images 20a and 20b can be obtained by continuously capturing (moving image capturing) the sub-reference body 3 disposed at a plurality of different three-dimensional coordinate positions by the stereo photographing unit 11 at each of the plurality of disposed positions. . Further, the reference body model 102 including the plurality of orientation points 104 defined based on the plurality of stereo images 20a and 20b can be integrally defined in the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12. .

例えば、一個のサブ基準体3を床面16から鉛直方向に2m移動する(これよりも高い、あるいは低い高さまでの移動としてもよい)と共に、サブ基準体3の移動開始位置と停止位置と中間位置とにおいて、サブ基準体3をステレオ撮影部11で連続撮影して4方向から3回に渡って同時撮影された合計12組のステレオ画像20a、20bを得るように設けることができる。ステレオ画像20a、20bは、前述の通り、ステレオ撮影部11による連続撮影(動画撮影)により得ることができる多数のステレオ画像20a、20bの中から同時に撮影された一箇所の配置位置につき4組8枚のステレオ画像20a、20bを3箇所の配置位置について抽出して得るものとするとよい。あるいは、移動するサブ基準体3を撮影の都度停止して、ステレオ撮影部11により静止画を撮影することで4方向から3回に渡って同時撮影された合計12組のステレオ画像20a、20bを得るように設けるものとしてもよい。   For example, one sub reference body 3 is moved 2 m in the vertical direction from the floor surface 16 (may be higher or lower), and the movement start position and stop position of the sub reference body 3 are intermediate. In this position, the sub-reference body 3 can be provided so as to obtain a total of 12 sets of stereo images 20a and 20b obtained by continuously photographing the sub-reference body 3 with the stereo photographing unit 11 and simultaneously photographing three times from four directions. As described above, the stereo images 20a and 20b are composed of 4 groups of 8 sets per one arrangement position photographed simultaneously from a large number of stereo images 20a and 20b that can be obtained by continuous photographing (moving image photographing) by the stereo photographing unit 11. The stereo images 20a and 20b may be obtained by extracting the three arrangement positions. Alternatively, the moving sub-reference body 3 is stopped each time shooting is performed, and a still image is shot by the stereo shooting unit 11 so that a total of twelve sets of stereo images 20a and 20b simultaneously shot from four directions are taken. It is good also as what is provided so that it may obtain.

本実施の形態では、4方向からの3回の同時撮影で得られる合計12組のステレオ画像20a、20bに基づいて、撮影測定値f、m並びに基準計測値g、sの情報を有する合計48点の標定点104の情報を基準体情報画成部12を用いて3次元計算空間Vにおいて統合(合成)して画成することで、サブ基準体3よりも大型の一体の基準体2に対応する基準体モデル102(3次元数値解析モデル)を画成することができる。なお、ステレオ撮影部11による連続撮影(動画撮影)では、ブレのないステレオ画像20a、20bを得ることができる撮影速度(フレーム・レート)の範囲内において、より多くのステレオ画像20a、20bを撮影するように設けるものとしてもよい。この場合には、更に多くの標定点104により構成される基準体モデル102を基準体情報画成部12で画成することができるから、更に多くの標定点104に基づいてステレオ撮影部11の外部標定をより精度良くおこなうことができる。   In the present embodiment, based on a total of 12 sets of stereo images 20a and 20b obtained by three simultaneous photographings from four directions, a total of 48 having information of photographing measurement values f and m and reference measurement values g and s. By integrating (synthesizing) the information of the point control point 104 in the three-dimensional calculation space V using the reference body information defining unit 12, the integrated reference body 2 larger than the sub reference body 3 is formed. A corresponding reference body model 102 (three-dimensional numerical analysis model) can be defined. In the continuous shooting (moving image shooting) by the stereo shooting unit 11, more stereo images 20a and 20b are shot within a shooting speed (frame rate) range in which the stereo images 20a and 20b without blurring can be obtained. It is good also as what is provided. In this case, since the reference body model 102 composed of a larger number of orientation points 104 can be defined by the reference body information defining unit 12, the stereo imaging unit 11 can be based on the more orientation points 104. External orientation can be performed with higher accuracy.

3次元計測空間Rにおける複数の3次元座標位置へのサブ基準体3の移動は、例えば、3次元計測システム10の外部標定をおこなう標定者がサブ基準体3を両手で把持して移動するように設けるものとしてもよい。この場合には、サブ基準体3の移動は、一切のガイド及び駆動装置を用いることなく、標定者がサブ基準体3を両手で把持した状態で、床面16上から標定者の頭上の位置にまで鉛直方向に持ち上げることで実現することができる。この場合には、複雑なガイド及び駆動装置を用いることなく、測定対象物1である人体の十分に上方の位置にまでサブ基準体3を鉛直方向に移動して標定をおこなうことができる。   The movement of the sub reference body 3 to a plurality of three-dimensional coordinate positions in the three-dimensional measurement space R may be performed, for example, by a standardizer performing external orientation of the three-dimensional measurement system 10 holding the sub reference body 3 with both hands. It is good also as what is provided in. In this case, the movement of the sub-reference body 3 is performed on the positioner's head from above the floor surface 16 in a state where the standardizer grips the sub-reference body 3 with both hands without using any guide and drive device. It can be realized by lifting up to the vertical direction. In this case, the orientation can be performed by moving the sub-reference body 3 in the vertical direction to a position sufficiently above the human body that is the measurement object 1 without using a complicated guide and driving device.

なおこの際、更に小型の(例えば、一辺が30cmの)サブ基準体3を用いて、鉛直方向のみならず、水平方向にもサブ基準体3の移動をおこなって、更に小型のサブ基準体3を用いて測定対象物1である人体の全体をカバーするものとしてステレオ撮影部11の外部標定をおこなうものとしてもよい。   At this time, the sub-reference body 3 is moved not only in the vertical direction but also in the horizontal direction by using the sub-reference body 3 having a smaller size (for example, one side of 30 cm). It is good also as what performs the external orientation of the stereo imaging | photography part 11 as what covers the whole human body which is the measuring object 1 using.

本実施の形態の3次元計測システム10では、実空間である3次元計測空間Rにおいて、大型でリジットな基準体2を物理的に備えて用いることがなく、比較的小型で扱いの容易なサブ基準体3を用いて測定対象物1である人体の全体をカバーしてステレオ撮影部11を精度良く外部標定することができる。また、ステレオ撮影部11によるサブ基準体3の撮影を連続撮影(動画撮影)によっておこなうことにより、連続撮影(一連の動画撮影)により得られる、多数のステレオ(静止)画像20a、20bに基づいて、ステレオ撮影部11の外部標定計算をより緻密におこなうことができる。このため、更に高精度にステレオ撮影部11を定位して3次元計測をおこなうことができる。   In the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment, the large and rigid reference body 2 is not physically provided and used in the three-dimensional measurement space R that is a real space, and the sub-size is relatively small and easy to handle. The stereo imaging unit 11 can be externally positioned with high accuracy by covering the entire human body that is the measurement object 1 using the reference body 3. In addition, by taking a picture of the sub-reference body 3 by the stereo photographing unit 11 by continuous photographing (moving image photographing), based on a large number of stereo (still) images 20a and 20b obtained by continuous photographing (a series of moving image photographing). The external orientation calculation of the stereo photographing unit 11 can be performed more precisely. For this reason, it is possible to perform the three-dimensional measurement by locating the stereo photographing unit 11 with higher accuracy.

図4を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る、一の実施の形態の3次元計測システムについて説明する。本実施の形態の3次元計測システム10では、サブ基準体3の移動は、ガイド装置であるガイド部8によりガイドされておこなわれるように設けられる。このように構成することにより、前述の3次元計測空間Rにおける複数の3次元座標位置へのサブ基準体3の移動は、ガイド部8でガイドされておこなうように設けることができる。   With reference to FIG. 4, a three-dimensional measurement system according to one embodiment of the present invention will be described. In the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment, the movement of the sub-reference body 3 is provided such that it is guided by the guide unit 8 that is a guide device. By configuring in this way, the movement of the sub reference body 3 to a plurality of three-dimensional coordinate positions in the above-described three-dimensional measurement space R can be provided so as to be guided by the guide unit 8.

例えば、サブ基準体3の移動は、サブ基準体3をリニアガイド又はガイドポスト/ブシュー等を用いて鉛直方向にガイドして支持すると共に、リニアモータ、ウォームギア付ステッピングモータ等の駆動力を用いておこなうように設けるものとするとよい。あるいは、滑車とロープを用いてサブ基準体3を鉛直方向に手動他で吊り上げるように設けるものとするとよい。このように、サブ基準体3をガイドすると共に駆動して、サブ基準体3を床面16から、例えば2m上方の位置にまで、鉛直方向に移動するように設けることができる。   For example, the movement of the sub reference body 3 is supported by guiding the sub reference body 3 in the vertical direction using a linear guide or a guide post / bush shoe or the like, and using a driving force such as a linear motor or a stepping motor with a worm gear. It is recommended that it be provided so as to do. Alternatively, the sub reference body 3 may be provided so as to be manually lifted in the vertical direction by using a pulley and a rope. In this way, the sub-reference body 3 can be guided and driven to move the sub-reference body 3 in the vertical direction from the floor surface 16 to, for example, a position 2 m above.

このため、3次元計測システム10を用いた測定対象物1である人体の3次元計測を、小型で取り扱いの容易な一個のサブ基準体3を用いて更に容易におこなうことができると共に、小型のサブ基準体3を一個のみ備える3次元計測システム10を小型に設けることができる。   For this reason, the three-dimensional measurement of the human body that is the measurement object 1 using the three-dimensional measurement system 10 can be performed more easily using the single sub-reference body 3 that is small and easy to handle. The three-dimensional measurement system 10 including only one sub reference body 3 can be provided in a small size.

図6を参照して、本発明の第4の実施の形態に係る3次元計測システムについて説明する。本実施の形態の3次元計測システム10では、基準体情報画成部12は、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の一部をカバーするように想定される仮想サブ基準体3iの仮想基準マーク4iの3次元座標値(仮想定義値)giに対応して、3次元計算空間Vの3次元座標点(値)(仮想付与値)fiに標定点104を付加するように設けられる。基準体情報画成部12は、3次元計算空間Vにおける3次元座標点(値)(仮想付与値)fiに標定点104を画成して、複数の標定点104を含む仮想サブ基準体モデル103iをステレオ撮影部11を外部標定するための数値解析モデルとして画成するように設けられる。仮想サブ基準体モデル103iは、基準体情報画成部12が3次元計算空間Vにおいて最終的に画成する仮想基準体モデル102iの一部を構成する。   A three-dimensional measurement system according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment, the reference body information defining unit 12 is a virtual reference of the virtual sub-reference body 3i that is assumed to cover a part of the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. Corresponding to the three-dimensional coordinate value (virtual definition value) gi of the mark 4 i, the orientation point 104 is provided to be added to the three-dimensional coordinate point (value) (virtual assigned value) fi of the three-dimensional calculation space V. The reference body information defining unit 12 defines a control point 104 at a three-dimensional coordinate point (value) (virtual assigned value) fi in the three-dimensional calculation space V, and includes a plurality of control points 104. 103i is provided as a numerical analysis model for externally locating the stereo photographing unit 11. The virtual sub reference body model 103i constitutes a part of the virtual reference body model 102i that the reference body information defining unit 12 finally defines in the three-dimensional calculation space V.

本実施の形態の基準体情報画成部12が3次元計算空間Vに最終的に画成する仮想基準体モデル102iは、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1である人体の全体をカバーするように想定された、仮想基準体2iに対応して画成される。言い換えれば、仮想サブ基準体モデル103iは、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1である人体の全体をカバーするように、基準体情報画成部12が実在するサブ基準体3に対して想定して付加する、測定対象物1の一部をカバーする仮想サブ基準体3iに対応して、基準体情報画成部12により3次元計算空間Vに画成される。   The virtual reference body model 102i finally defined in the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12 of the present embodiment covers the entire human body that is the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. It is defined corresponding to the virtual reference body 2i assumed as described above. In other words, the virtual sub reference body model 103i is assumed for the sub reference body 3 in which the reference body information defining unit 12 actually exists so as to cover the entire human body that is the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. The reference body information defining unit 12 defines the three-dimensional calculation space V corresponding to the virtual sub reference body 3i that covers a part of the measurement object 1 to be added.

基準体情報画成部12は、例えば、図示のように、3次元計測空間Rに配置された実在する一個のサブ基準体3が有する16個の基準マーク4の基準計測値(3次元座標値)gが上下方向に各々70cmずつ移動したものと想定する3次元座標位置(仮想定義値)giに32個(16個の2倍)の仮想基準マーク4iを有する2個の仮想サブ基準体3iを想定することができる。この場合には、基準体情報画成部12は、3次元計測空間Rにおいて想定した32個の仮想基準マーク4iの3次元座標値(仮想定義値)giに対応して、3次元計算空間Vにおいて、32点の3次元座標点(値)(仮想付与値)fiに標定点104を追加して仮想サブ基準体モデル103iを画成することができる。なお、3次元計測空間Rにおいて、実在する一個のサブ基準体3の配置は、例えば、図2に示す架台7a、7b等を用いておこなうものとするとよい。   For example, the reference body information defining unit 12 has, as illustrated, reference measurement values (three-dimensional coordinate values) of 16 reference marks 4 included in one existing sub-reference body 3 arranged in the three-dimensional measurement space R. ) Two virtual sub-reference bodies 3i having 32 (two times 16) virtual reference marks 4i at a three-dimensional coordinate position (virtual definition value) gi assuming that g has moved 70 cm in the vertical direction. Can be assumed. In this case, the reference body information defining unit 12 corresponds to the three-dimensional coordinate values (virtual definition values) gi of the 32 virtual reference marks 4i assumed in the three-dimensional measurement space R. The virtual sub-reference body model 103i can be defined by adding the orientation points 104 to the 32 three-dimensional coordinate points (values) (virtually assigned values) fi. In the three-dimensional measurement space R, the actual arrangement of one sub-reference body 3 may be performed using, for example, the stands 7a and 7b shown in FIG.

あるいは、基準体情報画成部12は、実在するサブ基準体3をステレオ撮影部11で撮影したステレオ画像20a、20bに基づいて得られたサブ基準体モデル103が3次元計算空間Vにおいて有する16個の標定点104の3次元座標値(撮影測定値)fに基づいて、仮想基準マーク4iの3次元座標値(仮想定義値)giを想定するものとしてもよい。この場合には、3次元計算空間Vにおける撮影測定点(値)(3次元座標値)fを上下方向に各々70cm平行移動した3次元計算空間Vにおける3次元座標位置に対応する、3次元計測空間Rにおける3次元座標位置(値)(仮想定義値)giに32個(16個の2倍)の仮想基準マーク4iを有する2個の仮想サブ基準体3iを想定することができる。また、このように、3次元計算空間Vにおける撮影測定点(値)(3次元座標値)fに対応する3次元計測空間Rの3次元座標位置(点)(仮想定義値)giに仮想基準マーク4iを有する仮想サブ基準体3iを想定すると共に、更に、3次元計測空間Rにおける仮想定義値(3次元座標値)giに対応する3次元計算空間Vにおける3次元座標点(値)(仮想付与値)fiに標定点104を画成して、仮想サブ基準体モデル103iを画成することができる。   Alternatively, the reference body information defining unit 12 includes the sub reference body model 103 obtained based on the stereo images 20a and 20b obtained by photographing the existing sub reference body 3 by the stereo photographing unit 11 in the three-dimensional calculation space V. The three-dimensional coordinate value (virtual definition value) gi of the virtual reference mark 4i may be assumed based on the three-dimensional coordinate value (photographed measurement value) f of the individual orientation points 104. In this case, the three-dimensional measurement corresponding to the three-dimensional coordinate position in the three-dimensional calculation space V obtained by translating the photographing measurement point (value) (three-dimensional coordinate value) f in the three-dimensional calculation space V by 70 cm in the vertical direction. Two virtual sub-reference bodies 3i having 32 (twice 16) virtual reference marks 4i in a three-dimensional coordinate position (value) (virtual definition value) gi in the space R can be assumed. Further, as described above, the virtual reference is set to the three-dimensional coordinate position (point) (virtual definition value) gi of the three-dimensional measurement space R corresponding to the photographing measurement point (value) (three-dimensional coordinate value) f in the three-dimensional calculation space V. A virtual sub-reference body 3i having a mark 4i is assumed, and a three-dimensional coordinate point (value) (virtual) in the three-dimensional calculation space V corresponding to a virtual definition value (three-dimensional coordinate value) gi in the three-dimensional measurement space R. The virtual sub reference body model 103i can be defined by defining the orientation point 104 at (given value) fi.

実在するサブ基準体モデル103と同一の形状を有するように想定されたこのような仮想サブ基準体モデル103iの画成は、より直接的に、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103の情報の複製(コピー)による仮想サブ基準体モデル103iの画成であるものと捉えることもできる。このように捉える場合には、言い換えて、3次元計算空間Vにおいてサブ基準体モデル103の周囲の空間にサブ基準体モデル103の情報が複製(コピー)された情報により構成される仮想サブ基準体モデル103iを画成して、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーする仮想基準体2iに対応する仮想基準体モデル102iを画成することができるものと捉えることもできる。   The definition of such a virtual sub-reference body model 103 i that is assumed to have the same shape as the existing sub-reference body model 103 is more directly related to the information of the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V. It can also be regarded as a definition of the virtual sub-reference body model 103i by duplication (copying). In such a case, in other words, in other words, a virtual sub-reference body composed of information in which the information of the sub-reference body model 103 is copied (copied) in the space around the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V It can also be understood that the model 103i can be defined to define the virtual reference body model 102i corresponding to the virtual reference body 2i that covers the entire measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R.

仮想サブ基準体3iの寸法形状は、撮影測定される一の実在するサブ基準体3あるいは(例えば、保管場所に保管されている)他の実在するサブ基準体3と同一形状として想定する場合に限られず、撮影測定される一の実在するサブ基準体3がカバーすることができない測定対象物1の一部をカバーするように、実在するサブ基準体3とは異なる架空の寸法形状において、仮想サブ基準体3iを想定するものとしてもよい。例えば、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の中央部をカバーするように配置された撮影測定される一の実在するサブ基準体3の上面と、測定対象物1の上部をカバーする架空の寸法形状に想定された、実在するサブ基準体3とは異なる寸法形状を有する、一の仮想サブ基準体3iの下面とが接するように想定をおこなうものとしてもよい。同じく、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の中央部をカバーするように配置された撮影測定される一の実在するサブ基準体3の下面と、測定対象物1の下部をカバーする架空の寸法形状に想定された、実在するサブ基準体3とは異なる寸法形状を有する、他の仮想サブ基準体3iの上面とが接するように想定をおこなうものとしてもよい。   The size and shape of the virtual sub-reference body 3i is assumed to be the same shape as that of one actual sub-reference body 3 to be photographed and measured or another actual sub-reference body 3 (for example, stored in a storage location). In a fictitious dimensional shape different from the actual sub-reference body 3 so as to cover a part of the measurement object 1 that cannot be covered by one actual sub-reference body 3 to be photographed and measured, A sub-reference body 3i may be assumed. For example, in the three-dimensional measurement space R, an imaginary surface that covers the upper surface of one actual sub-reference body 3 that is photographed and measured and is arranged so as to cover the center of the measurement object 1 and the upper part of the measurement object 1 The assumption may be made so that the lower surface of one virtual sub-reference body 3i having a dimensional shape different from the actual sub-reference body 3 assumed for the dimensional shape is in contact. Similarly, in the three-dimensional measurement space R, a hypothetical surface that covers the lower surface of one actual sub-reference body 3 to be photographed and measured that is arranged so as to cover the center of the measurement object 1 and the lower part of the measurement object 1 The assumption may be made such that the upper surface of another virtual sub-reference body 3i having a size and shape different from the actual sub-reference body 3 assumed for the size and shape is in contact.

即ち、基準体情報画成部12は、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3が測定対象物1をカバーできない領域に測定対象物1の一部をカバーする仮想サブ基準体3iを、補うように想定すると共に、3次元計算空間Vに仮想サブ基準体モデル103iを仮想的に付加して画成するように設けられる。基準体情報画成部12が3次元計算空間Vに仮想的に付加する仮想サブ基準体モデル103iの情報には、例えば、3次元計測空間Rにおいて仮想サブ基準体3iが有するものと定義された複数の仮想基準マーク4iの相互間距離(仮想定義値)siの情報に対応する仮想付与値(相互間距離)miの情報が含まれるものとしてもよい。また、仮想サブ基準体モデル103iが含む標定点104の情報には、ステレオ撮影部11の外部標定のための標定精度の評価並びに外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整の拘束条件に用いるための前述の基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報が付加されて画成されるものとしてもよい。   That is, the reference body information defining unit 12 supplements the virtual sub reference body 3i that covers a part of the measurement object 1 in an area where the sub reference body 3 cannot cover the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R. And a virtual sub-reference body model 103i is virtually added to the three-dimensional calculation space V and defined. The information of the virtual sub reference body model 103i virtually added to the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12 is defined as having the virtual sub reference body 3i in the three-dimensional measurement space R, for example. Information on a virtual assigned value (mutual distance) mi corresponding to information on a mutual distance (virtual definition value) si of the plurality of virtual reference marks 4i may be included. Further, the information of the orientation points 104 included in the virtual sub reference body model 103i includes an assessment of orientation accuracy for external orientation of the stereo imaging unit 11 and external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ). The information of the reference value 110 (for example, the virtual definition values gi and si) for use in the constraint condition for bundle adjustment may be defined.

仮想サブ基準体モデル103iの標定点104が含む仮想付与値(3次元座標値fi及び/又は仮想相互間距離mi)の情報及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報は、基準体情報画成部12により推定された推定値である。このため、仮想付与値fi、miの情報及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報の推定が精度良くなされる場合には、これらの情報を用いて精度良くステレオ撮影部11の外部標定をおこなうことができるものといえる。仮想付与値fi、miの推定は、予め求められたステレオ撮影部11の内部標定要素を考慮して行うものとするとよい。即ち、予め撮影実験/実測により求められた個別のステレオ撮影部11のレンズ収差の影響等を含めて(考慮して)仮想付与値fi、miの推定を行うことで精度の良い仮想付与値fi、miの推定を行うことができる。   Information about the virtual assigned value (three-dimensional coordinate value fi and / or virtual inter-distance mi) included in the orientation point 104 of the virtual sub-reference body model 103i and information about the reference value 110 (for example, the virtual definition value gi, si) are: This is an estimated value estimated by the reference body information defining unit 12. For this reason, when the information of the virtual assigned values fi and mi and the information of the reference value 110 (for example, the virtual definition values gi and si) are accurately estimated, the stereo photographing unit 11 with high accuracy using these information. It can be said that it is possible to perform external orientation. The virtual assigned values fi and mi are preferably estimated in consideration of the internal orientation elements of the stereo photographing unit 11 obtained in advance. In other words, the virtual provision values fi and mi are estimated by including (considering) the influence of the lens aberration of the individual stereo photographing unit 11 obtained in advance by photographing experiments / actual measurement, and the virtual provision value fi with high accuracy is obtained. , Mi can be estimated.

一方、仮想付与値fi、miの情報及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報の推定精度が求めるステレオ撮影部11の外部標定精度並びに3次元計測精度に及ばない場合も存在し得る。この場合にも、推定値である仮想付与値fi、miの情報及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報を用いてステレオ撮影部11の外部標定をおこなった後に、得られた外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の値を基準値110(例えば、基準体モデル102が有する、実在するサブ基準体3の基準計測値g、s)の情報に基づいてバンドル調整(光束調整)することで、所望の外部標定精度を有する外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を得て、精度良く3次元計測をおこなうことができる。この場合には、より迅速に精度の良い外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を得るために、後に詳述するように、計測精度、推定精度に基づいて異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整をおこなうものとするとよい。   On the other hand, there are cases where the estimation accuracy of the information of the virtual assigned values fi and mi and the information of the reference value 110 (for example, the virtual definition values gi and si) does not reach the external orientation accuracy and the three-dimensional measurement accuracy of the stereo imaging unit 11 to be obtained. Can do. Also in this case, it is obtained after performing the external orientation of the stereo photographing unit 11 using the information of the virtual assigned values fi and mi that are estimated values and the information of the reference value 110 (for example, the virtual definition values gi and si). Information of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) as reference values 110 (for example, reference measurement values g, s of the actual sub-reference body 3 that the reference body model 102 has) By performing bundle adjustment (light flux adjustment) based on the above, it is possible to obtain an external orientation element (x, y, z) (ω, φ, κ) having a desired external orientation accuracy and to perform three-dimensional measurement with high accuracy. it can. In this case, in order to obtain a more accurate external orientation element (x, y, z) (ω, φ, κ) more quickly, different weighting is performed based on the measurement accuracy and the estimation accuracy, as will be described in detail later. It is preferable that the bundle adjustment is performed by providing the constraint conditions.

例えば、本実施の形態の標定要素算出部13は、基準体情報画成部12が画成した一体の基準体モデル102である仮想基準体モデル102iが含む、予め把握された実在するサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの情報を基準値110としてバンドル調整(光束調整)をおこなうように設けることができる。この場合には、ステレオ撮影部11で撮影して得たステレオ画像20a、20bに基づく実在するサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値mをバンドル調整の主な対象とするとよい。また、基準体情報画成部12が画成した仮想サブ基準体3iが有するものと定義された複数の仮想基準マーク4iの3次元座標値(仮想定義値)giに対応する仮想付与値fi及び/又は複数の仮想基準マーク4iの相互間距離(仮想定義値)siに対応する仮想付与値(相互間距離)miをバンドル調整の主な対象とするとよい。この場合には、バンドル調整により基準値110(仮想基準体モデル102iが含む基準計測に基づく基準計測値g、s)と撮影測定値f、mとの間の誤差の少ない外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するように設けることができる。   For example, the orientation element calculation unit 13 according to the present embodiment includes an actual sub-reference body that is grasped in advance and includes a virtual reference body model 102 i that is an integrated reference body model 102 defined by the reference body information definition unit 12. Bundle adjustment (flux adjustment) with reference value 110 as information on the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in 3 and / or the mutual distances (reference measurement values) s of the plurality of reference marks 4 Can be provided. In this case, the photographing measurement values of the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in the existing sub-reference body 3 based on the stereo images 20a and 20b obtained by photographing with the stereo photographing unit 11. It is preferable that the photographing measurement value m of f and / or the mutual distance (reference measurement value) s of the plurality of reference marks 4 is a main target of bundle adjustment. Further, a virtual provision value fi corresponding to the three-dimensional coordinate values (virtual definition values) gi of the plurality of virtual reference marks 4i defined as having the virtual sub-reference body 3i defined by the reference body information defining unit 12; It is preferable that the virtual assignment value (inter-distance) mi corresponding to the mutual distance (virtual definition value) si of the plurality of virtual reference marks 4i is a main target of bundle adjustment. In this case, an external orientation element (x, x) having a small error between the reference value 110 (reference measurement values g and s based on the reference measurement included in the virtual reference body model 102i) and the photographed measurement values f and m by bundle adjustment. y, z) (ω, φ, κ) can be calculated.

前述の通り、標定要素算出部13は、サブ基準体モデル103が含む標定点104が有する撮影測定値f、m及び基準値110(基準計測値g、s)の情報をステレオ測定部11の外部標定並びにバンドル調整(光束調整)において用いることができる。これに加えて、本実施の形態の標定要素算出部13では、基準体情報画成部12が3次元計算空間Vに仮想的に付加して画成した仮想サブ基準体モデル103iが含む仮想付与値fi、mi及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の情報を用いてステレオ撮影部11の外部標定並びにバンドル調整をおこなうことができる。更に、前述の通り、サブ基準体モデル103及び仮想サブ基準体モデル103iが有する幾何学条件を拘束条件として用いる場合には、更に精度良くバンドル調整をおこなうことができる。このため、本実施の形態の標定要素算出部13は、サブ基準体モデル103及び仮想サブ基準体モデル103iが有する、より多くの情報に基づいてより精度良くステレオ撮影部11の外部標定並びにバンドル調整をおこなうことができるから、よりサブ基準体3を小型に設けることができる。また、容易に取り扱うことができる小型のサブ基準体3を備える3次元計測システム10を小型に設けることができる。   As described above, the orientation element calculation unit 13 obtains information on the photographing measurement values f and m and the reference values 110 (reference measurement values g and s) included in the orientation points 104 included in the sub reference body model 103 from the stereo measurement unit 11. It can be used for orientation and bundle adjustment (light flux adjustment). In addition, in the orientation element calculation unit 13 according to the present embodiment, the virtual sub-reference body model 103i that is defined by being added to the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12 is included in the virtual assignment. External orientation and bundle adjustment of the stereo imaging unit 11 can be performed using information on the values fi and mi and the reference value 110 (for example, virtual definition values gi and si). Furthermore, as described above, when the geometric condition of the sub-reference body model 103 and the virtual sub-reference body model 103i is used as the constraint condition, the bundle adjustment can be performed with higher accuracy. For this reason, the orientation element calculation unit 13 according to the present embodiment performs the external orientation and bundle adjustment of the stereo photographing unit 11 with higher accuracy based on more information included in the sub reference body model 103 and the virtual sub reference body model 103i. Therefore, the sub-reference body 3 can be provided more compactly. In addition, the three-dimensional measurement system 10 including the small sub-reference body 3 that can be easily handled can be provided in a small size.

本実施の形態の標定要素算出部13がおこなうバンドル調整(光束調整)における拘束条件の重み付けについて説明する。本実施の形態におけるバンドル調整の重み付けは、3次元計測空間Rに配置された一の実在するサブ基準体に対応して画成されたサブ基準体モデル103を構成する標定点104が有する基準計測値g、s及び撮影測定値f、mの情報をより重視する(調整量を抑制する)ように拘束条件を設けるものとするとよい。一方で、基準体情報画成部12が3次元計測空間Rにおいて想定した仮想サブ基準体3iに対応して3次元計算空間Vに仮想的に付加して画成された仮想サブ基準体モデル103iを構成する標定点104が有する仮想定義値gi、si及び仮想付与値fi、miの情報に対しては、より低い重み付けの値を付与してより積極的にバンドル調整するように拘束条件を設けるものとするとよい。   A description will be given of weighting of constraint conditions in bundle adjustment (light flux adjustment) performed by the orientation element calculation unit 13 of the present embodiment. In the present embodiment, the bundle adjustment is weighted by the reference measurement of the ground control points 104 constituting the sub-reference body model 103 defined corresponding to one actual sub-reference body arranged in the three-dimensional measurement space R. It is preferable that a constraint condition is provided so that information on the values g and s and the photographing measurement values f and m is more important (adjustment amount is suppressed). On the other hand, the virtual sub reference body model 103i defined by the reference body information defining unit 12 virtually added to the three-dimensional calculation space V corresponding to the virtual sub reference body 3i assumed in the three-dimensional measurement space R. For the information of the virtual definition values gi and si and the virtual assignment values fi and mi included in the orientation points 104 constituting the constraint point, a constraint condition is set so that a lower weighting value is given and bundle adjustment is performed more actively. It should be.

即ち、本実施の形態の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)のバンドル調整(光束調整)は、サブ基準体モデル103及び仮想サブ基準体モデル103iについて各個別に重み付けがなされた拘束条件を有しておこなわれるように設けるものとするとよい。このように設けることにより、実在するサブ基準体3を実際に計測して得た情報により構成されるサブ基準体モデル103の情報を、基準体情報画成部12が3次元計算空間Vに仮想的に付加して画成した情報により構成される仮想サブ基準体モデル103iの情報よりも重視して(調整量を抑制して)バンドル調整をおこなうように設けることができる。   That is, the bundle adjustment (light flux adjustment) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of the present embodiment is individually weighted for the sub-reference body model 103 and the virtual sub-reference body model 103i. It is good to provide so that it may be performed with the restraint conditions made. By providing in this way, information of the sub reference body model 103 constituted by information obtained by actually measuring the actual sub reference body 3 is virtually stored in the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12. Therefore, it is possible to provide bundle adjustment with more importance than the information of the virtual sub-reference body model 103i configured by information added and defined (suppressing the adjustment amount).

また、重み付けの値は、例えば、基準体情報画成部12により想定されて付加(画成)された仮想サブ基準体モデル103iが含む仮想付与値fi、mi及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の推定精度に応じて個別に定められるように設けるものとするとよい。このように設けることにより、基準体情報画成部12により想定されて付加(画成)された仮想サブ基準体モデル103iが含む仮想付与値fi、mi及び基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の推定精度に応じてバンドル調整(光束調整)の拘束条件を適切に定めることができる。即ち、例えば、推定精度のより良い仮想定義値、仮想付与値の情報を有する標定点104に付加されるバンドル調整の拘束条件は、推定精度に応じてより少ない調整代(調整幅)の範囲内で抑制されてバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。一方、推定精度のより劣る仮想定義値、仮想付与値の情報を有する標定点104に付加されるバンドル調整の拘束条件は、推定精度に応じてより大きな調整代(調整幅)の範囲内において、より積極的にバンドル調整がなされるように定めるものとするとよい。   Further, the weighting values are, for example, virtual assigned values fi and mi and reference values 110 (for example, virtual definition) included in the virtual sub-reference body model 103i assumed and added (defined) by the reference body information defining unit 12. It may be provided so as to be determined individually according to the estimation accuracy of the values gi, si). By providing in this way, virtual provision values fi and mi and reference value 110 (for example, virtual definition value gi) included in the virtual sub reference body model 103i assumed and added (defined) by the reference body information defining unit 12 are provided. , Si), a constraint condition for bundle adjustment (light flux adjustment) can be appropriately determined according to the estimation accuracy of si. That is, for example, the constraint condition for bundle adjustment added to the orientation point 104 having information on the virtual definition value and the virtual assigned value with better estimation accuracy is within the range of less adjustment allowance (adjustment width) depending on the estimation accuracy. It is good to determine that bundle adjustment is made by being suppressed by. On the other hand, the constraint condition of bundle adjustment added to the orientation point 104 having information of the virtual definition value and the virtual assigned value with inferior estimation accuracy is within the range of a larger adjustment allowance (adjustment width) according to the estimation accuracy. It may be determined that bundle adjustment is performed more actively.

例えば、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103が有する、標定点104の基準値110(基準計測値g、s)の拘束条件として、実在するサブ基準体3の基準計測の計測精度の最大変動量を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、基準計測の測定精度が±0.2mmである場合には、標定点104の基準値110(基準計測値g、s)に0.4mmの調整幅を与えるものとするとよい。また、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103が有する、標定点104の3次元座標値(撮影測定値)f及び/又は相互間距離(撮影測定値)mの拘束条件として、実在するサブ基準体3の撮影測定の測定精度の最大変動量を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、撮影測定の測定精度が±0.5mmである場合には、標定点104の3次元座標値(撮影測定値)f及び/又は相互間距離(撮影測定値)mに1mmの調整幅を与えるものとするとよい。   For example, as a constraint condition of the reference value 110 (reference measurement values g, s) of the orientation point 104 included in the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V, the maximum measurement accuracy of the reference measurement of the existing sub-reference body 3 is maximized. It is preferable to quantitatively give the fluctuation amount as the adjustment range. For example, when the measurement accuracy of the reference measurement is ± 0.2 mm, an adjustment width of 0.4 mm may be given to the reference value 110 (reference measurement value g, s) of the ground control point 104. In addition, the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V has an actual sub as a constraint condition of the three-dimensional coordinate value (shooting measurement value) f and / or the mutual distance (shooting measurement value) m of the orientation point 104. It is preferable to quantitatively give the maximum fluctuation amount of the measurement accuracy of the photographing measurement of the reference body 3 as the adjustment range. For example, when the measurement accuracy of imaging measurement is ± 0.5 mm, an adjustment width of 1 mm is set for the three-dimensional coordinate value (imaging measurement value) f and / or the mutual distance (imaging measurement value) m of the orientation point 104. It should be given.

また、基準体情報画成部12により3次元計算空間Vに仮想的に付加(画成)された仮想サブ基準体モデル103iが有する、標定点104の基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)(表1参照)の拘束条件として、仮想定義値gi、siの想定精度の最大変動量に基づく値を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、仮想定義値gi、siの想定の参考としたサブ基準体3の基準計測の計測精度が±0.2mmである場合には、計測精度の最大変動量の4倍の値の1.6mmを基準値110(仮想定義値gi、si)の想定精度の調整幅として与えるものとするとよい。また、基準体情報画成部12により3次元計算空間Vに仮想的に付加(画成)された仮想サブ基準体モデル103iが有する、標定点104の3次元座標値(仮想付与値)fi及び/又は相互間距離(仮想付与値)miの拘束条件として、仮想付与値fi、miの想定精度の最大変動量に基づく値を調整幅として定量的に与えるものとするとよい。例えば、仮想付与値fi、miの想定の参考としたサブ基準体3の基準計測の計測精度が±0.2mmである場合には、計測精度の最大変動量の8倍の値の3.2mmを標定点104の3次元座標値(仮想付与値)fi及び/又は相互間距離(仮想付与値)miの想定精度の調整幅として与えるものとするとよい。   Further, the reference value 110 of the ground control point 104 (for example, the virtual definition value gi, the virtual sub reference body model 103 i virtually added (defined) to the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12. si) As a constraint condition (see Table 1), a value based on the maximum fluctuation amount of the assumed accuracy of the virtual definition value gi and si may be quantitatively given as an adjustment range. For example, when the measurement accuracy of the reference measurement of the sub-reference body 3 used as a reference for the hypothetical definition values gi and si is ± 0.2 mm, the value is 1.6 mm, which is four times the maximum variation of the measurement accuracy. May be given as an adjustment range of the assumed accuracy of the reference value 110 (virtual definition values gi, si). Further, the virtual sub-reference body model 103i virtually added (defined) to the three-dimensional calculation space V by the reference body information defining unit 12 has a three-dimensional coordinate value (virtually assigned value) fi of the orientation point 104 and As a constraint condition for the mutual distance (virtually assigned value) mi, it is preferable that a value based on the maximum fluctuation amount of the assumed accuracy of the virtually given values fi and mi is quantitatively given as the adjustment range. For example, when the measurement accuracy of the reference measurement of the sub-reference body 3 used as a reference for the assumption of the virtual assigned values fi and mi is ± 0.2 mm, it is 3.2 mm, which is eight times the maximum variation of the measurement accuracy. May be given as an adjustment range of the assumed accuracy of the three-dimensional coordinate value (virtually assigned value) fi and / or the mutual distance (virtually given value) mi of the orientation point 104.

基準計測値g、s(基準値110)、撮影測定値f、m、仮想定義値gi、si(基準値110)、仮想付与値fi、miの調整量がこれらの拘束条件(調整幅)を越えて変動することがないようにバンドル調整計算を拘束することで、バンドル調整計算の発散を防止して確実に集束させることができると共に、迅速かつ高精度にバンドル調整(光束調整)をおこなうことができる。   The adjustment amounts of the reference measurement values g and s (reference value 110), the photographing measurement values f and m, the virtual definition value gi and si (reference value 110), the virtual provision value fi and mi satisfy these constraint conditions (adjustment ranges). By constraining the bundle adjustment calculation so that it does not fluctuate beyond it, the bundle adjustment calculation can be prevented from divergence and reliably converged, and the bundle adjustment (flux adjustment) can be performed quickly and accurately. Can do.

あるいは、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103が有する、標定点104の基準値110(基準計測値g、s)の拘束条件の重み付けの値は、基準計測の計測精度を最重視して、最も大きな値(調整抑制係数)を定性的に付与するものとするとよい。例えば、調整抑制係数0.9を与えるものとするとよい。また、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103が有する、標定点104の3次元座標値(撮影測定値)f及び/又は相互間距離(撮影測定値)mの拘束条件の重み付けの値は、撮影測定の計測精度を次に重視して、2番目に大きな値(調整抑制係数)を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数0.8を与えるものとするとよい。   Alternatively, the weighting value of the constraint condition of the reference value 110 (reference measurement value g, s) of the ground control point 104 of the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V places the highest importance on the measurement accuracy of the reference measurement. The largest value (adjustment suppression coefficient) is preferably given qualitatively. For example, an adjustment suppression coefficient of 0.9 may be given. Further, the sub-reference body model 103 in the three-dimensional calculation space V has a weighting value of a constraint condition of the three-dimensional coordinate value (photographed measurement value) f and / or the mutual distance (photographed measurement value) m of the orientation point 104. Then, it is preferable to give the second largest value (adjustment suppression coefficient) qualitatively, giving priority to the measurement accuracy of the photographing measurement. For example, an adjustment suppression coefficient of 0.8 may be given.

また、3次元計算空間Vにおける仮想サブ基準体モデル103iが有する、標定点104の基準値110(例えば、仮想定義値gi、si)の拘束条件の重み付けの値は、仮想定義値gi、siの推定精度を考慮して、3番目に大きな値(調整抑制係数)を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数0.7を与えるものとするとよい。また、3次元計算空間Vにおける仮想サブ基準体モデル103iが有する、標定点104の3次元座標値(仮想付与値)fi及び/又は相互間距離(仮想付与値)miの拘束条件の重み付けの値は、仮想付与値fi、miの推定精度を考慮して、最も小さな値(調整抑制係数)を定性的に与えるものとするとよい。例えば、調整抑制係数0.6を与えるものとするとよい。   In addition, the weight value of the constraint condition of the reference value 110 (for example, the virtual definition value gi, si) of the ground control point 104 included in the virtual sub-reference body model 103i in the three-dimensional calculation space V is the virtual definition value gi, si. In consideration of the estimation accuracy, the third largest value (adjustment suppression coefficient) may be qualitatively given. For example, an adjustment suppression coefficient of 0.7 may be given. Further, the weight value of the constraint condition of the three-dimensional coordinate value (virtual assigned value) fi and / or the mutual distance (virtual assigned value) mi of the orientation point 104 included in the virtual sub-reference body model 103i in the three-dimensional calculation space V Considering the estimation accuracy of the virtual assigned values fi and mi, it is preferable to qualitatively give the smallest value (adjustment suppression coefficient). For example, an adjustment suppression coefficient of 0.6 may be given.

このように、3次元計算空間Vにおける基準体モデル102又は仮想基準体モデル102iを構成する標定点104が有する各情報(基準計測値、撮影測定値、仮想定義値、仮想付与値)の拘束条件として、各々異なる重み付けがなされた数値により定性的な調整抑制係数を与える場合には、外部標定アルゴリズムが算出した各イタレーション(試行)における標定点104が有する各情報の調整量から、調整量に調整抑制係数を乗じた値を差し引くことで、より大きな重み付けが成された標定点104についてはその調整量を抑制するように設けるものとするとよい。なお、これら基準計測値、撮影測定値の計測精度並びに仮想定義値、仮想付与値の推定精度に基づいて定められる第1の拘束条件に加えて、前述のように、幾何学条件に基づく第2の拘束条件を設けるものとしてもよい。   In this way, the constraint conditions for each piece of information (reference measurement value, photographing measurement value, virtual definition value, virtual value) that the control point 104 constituting the reference body model 102 or virtual reference body model 102i in the three-dimensional calculation space V has. When a qualitative adjustment suppression coefficient is given by numerical values that are weighted differently, the adjustment amount is changed from the adjustment amount of each information of the orientation point 104 in each iteration (trial) calculated by the external orientation algorithm. By subtracting the value obtained by multiplying the adjustment suppression coefficient, it is preferable to provide the control point 104 with a larger weight so as to suppress the adjustment amount. In addition to the first constraint condition determined based on the measurement accuracy of the reference measurement value, the photographing measurement value, the virtual definition value, and the estimation accuracy of the virtual assigned value, the second based on the geometric condition as described above. It is good also as what provides these restraint conditions.

以上、第1乃至第4の実施の形態について、基準体情報画成部12を用いて一体として画成した基準体モデル102又は仮想基準体モデル102iに基づいて標定要素算出部13によりステレオ撮影部11の一の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出する例について説明した。しかしながら、第1乃至第4の実施の形態に係る他の実施の形態では、ステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)は、一体に設けられた基準体モデル102又は仮想基準体モデル102iにおいて複数の異なる重み付けがなされた拘束条件を有するバンドル調整計算により算出される、計測領域毎に異なる複数の外部標定要素(xabc,yabc,zabc)(ωabc,φabc,κabc)の値を用いて3次元計測をおこなうものとしてもよい。 As described above, in the first to fourth embodiments, the stereo imaging unit is determined by the orientation element calculation unit 13 based on the reference body model 102 or the virtual reference body model 102i that is integrally defined using the reference body information definition unit 12. An example of calculating one external orientation element (x, y, z) (ω, φ, κ) has been described. However, in other embodiments according to the first to fourth embodiments, the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of the stereo imaging unit 11 are integrally provided standards. A plurality of external orientation elements (x abc , y abc , z abc ) (different for each measurement region) calculated by bundle adjustment calculation having a plurality of differently weighted constraint conditions in the body model 102 or the virtual reference body model 102 i ( Three-dimensional measurement may be performed using the values of (ω abc , φ abc , κ abc ).

図1を参照して説明をおこなう。例えば、図1に示す第1の実施の形態の3次元計測システム10において、サブ基準体モデル103aが画成された3次元計算空間Vに対応する3次元計測空間Rの計測領域(サブ基準体3aが占める空間)内において測定対象物1である人体を3次元計測する場合には、サブ基準体モデル103aに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第1の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を用いるものとするとよい。同様に、他のサブ基準体モデル103bに対応する計測領域(サブ基準体3bが占める空間)を3次元計測する場合には、サブ基準体モデル103bに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第2の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を用いるものとするとよい。また、更に他のサブ基準体モデル103cに対応する計測領域(サブ基準体3cが占める空間)を3次元計測する場合には、サブ基準体モデル103cに最も大きな重みを付けた拘束条件を用いてバンドル調整した第3の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を用いるものとするとよい。 The description will be given with reference to FIG. For example, in the three-dimensional measurement system 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the measurement region (sub-reference body) of the three-dimensional measurement space R corresponding to the three-dimensional calculation space V in which the sub-reference body model 103a is defined. When the human body that is the measurement object 1 is three-dimensionally measured in the space occupied by 3a, the first external orientation element (bundled adjustment using the constraint condition with the largest weight on the sub-reference body model 103a) ( x a , y a , z a ) (ω a , φ a , κ a ) may be used. Similarly, when three-dimensional measurement is performed on a measurement region corresponding to another sub-reference body model 103b (a space occupied by the sub-reference body 3b), the constraint condition with the largest weight is used for the sub-reference body model 103b. bundle adjusted second external orientation parameters (x b, y b, z b) (ω b, φ b, κ b) or equal to those using. In addition, when three-dimensional measurement is performed on a measurement region corresponding to another sub-reference body model 103c (a space occupied by the sub-reference body 3c), the constraint condition with the largest weight is used for the sub-reference body model 103c. The bundle-adjusted third external orientation elements (x c , y c , z c ) (ω c , φ c , κ c ) may be used.

この場合には、例えば、サブ基準体3aが占める空間を3次元計測するために、サブ基準体モデル103a、103b、103cの各々に3:2:1の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第1の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するものとするとよい。また、サブ基準体3bが占める空間を3次元計測するために、サブ基準体モデル103a、103b、103cの各々に1:2:1の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第2の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するものとするとよい。また、サブ基準体3cが占める空間を3次元計測するために、サブ基準体モデル103a、103b、103cの各々に1:2:3の割合で異なる重み付けのなされた拘束条件を設けてバンドル調整計算をおこなって、第3の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するものとするとよい。この場合の拘束条件の重み付けは、算出対象とする各計測領域により近いサブ基準体モデル103に対して、より大きな重み付けの値を与えるように、地理的要素を重視して定められたものといえる。 In this case, for example, in order to three-dimensionally measure the space occupied by the sub-reference body 3a, each of the sub-reference body models 103a, 103b, 103c is provided with differently weighted constraint conditions at a ratio of 3: 2: 1. It is preferable to calculate the first external orientation elements (x a , y a , z a ) (ω a , φ a , κ a ) by performing bundle adjustment calculation. Further, in order to measure the space occupied by the sub-reference body 3b three-dimensionally, bundle adjustment calculation is performed by providing each of the sub-reference body models 103a, 103b, 103c with differently weighted constraint conditions at a ratio of 1: 2: 1. To calculate the second external orientation element (x b , y b , z b ) (ω b , φ b , κ b ). In addition, in order to measure the space occupied by the sub-reference body 3c in a three-dimensional manner, bundle adjustment calculation is performed by providing each of the sub-reference body models 103a, 103b, 103c with differently weighted constraint conditions at a ratio of 1: 2: 3 To calculate the third external orientation element (x c , y c , z c ) (ω c , φ c , κ c ). In this case, the weighting of the constraint conditions is determined with emphasis on geographical elements so as to give a larger weighting value to the sub-reference body model 103 closer to each measurement region to be calculated. .

このように、基準体情報画成部12が一体に画成した基準体モデル102又は仮想基準体モデル102iを用いて、標定要素算出部13が個別に複数の外部標定並びにバンドル調整計算をおこなうことにより、3次元計測空間Rにおいて複数(3個)のサブ基準体3a、3b、3cが各々カバーする異なる計測領域毎に異なる複数(3個)の外部標定要素(xabc,yabc,zabc)(ωabc,φabc,κabc)の値を算出して3次元計測をおこなうことができる。異なる計測領域毎に算出された複数の外部標定要素(xabc,yabc,zabc)(ωabc,φabc,κabc)の値は、異なる計測領域毎に設けられた拘束条件を用いてバンドル調整されて最適化されているため、各計測領域に対応する、より精度の高い外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)であるものといえる。このため本実施の形態によれば、個別の測定領域毎に最適化された外部標定要素(xabc,yabc,zabc)(ωabc,φabc,κabc)を用いて更に精度良く3次元計測をおこなうことができる。 In this way, the orientation element calculation unit 13 individually performs a plurality of external orientations and bundle adjustment calculations by using the reference body model 102 or the virtual reference body model 102i integrally formed by the reference body information defining unit 12. Accordingly, in the three-dimensional measurement space R, a plurality (three) of external orientation elements (x abc , y abc , z abc ) that are different for different measurement areas respectively covered by a plurality (three) of the sub-reference bodies 3a, 3b, 3c. ) (Ω abc , φ abc , κ abc ) values can be calculated to perform three-dimensional measurement. The values of a plurality of external orientation elements (x abc , y abc , z abc ) (ω abc , φ abc , κ abc ) calculated for different measurement areas are obtained by using the constraint conditions provided for the different measurement areas. Since the bundle is adjusted and optimized, it can be said that the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) have higher accuracy corresponding to each measurement region. For this reason, according to the present embodiment, the external orientation elements (x abc , y abc , z abc ) (ω abc , φ abc , κ abc ) optimized for each individual measurement region are used to improve the accuracy of 3 Dimensional measurements can be performed.

続けて図1を参照して、3次元計測座標系の床面基準座標系への座標変換について説明する。第1乃至第4の態様の3次元計測システム10では、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1が配置される床面16上に複数の床面基準マーク16bを設けるものとしてもよい。また、複数のステレオ撮影部11a〜11dは、複数の床面基準マーク16bをステレオ撮影するように設けるものとしてもよい。また、基準体情報画成部12は、複数の床面基準マーク16bのステレオ画像20a、20bに基づいて、測定対象物1が配置される床面16の情報を3次元計算空間Vにおいて一の平面(基準平面)106の情報として基準体モデル102に組み込んで画成するように設けるものとしてもよい。   Next, coordinate conversion from the three-dimensional measurement coordinate system to the floor reference coordinate system will be described with reference to FIG. In the three-dimensional measurement system 10 of the first to fourth aspects, a plurality of floor surface reference marks 16b may be provided on the floor surface 16 on which the measurement object 1 is disposed in the three-dimensional measurement space R. The plurality of stereo photographing units 11a to 11d may be provided so as to photograph a plurality of floor surface reference marks 16b in stereo. In addition, the reference body information defining unit 12 uses the stereo image 20a, 20b of the plurality of floor surface reference marks 16b to obtain information on the floor surface 16 on which the measurement object 1 is arranged in the three-dimensional calculation space V. The information may be provided so as to be incorporated into the reference body model 102 as information on the plane (reference plane) 106.

このように設けると、3次元計算空間Vに画成される基準体モデル102は、測定対象物1である人体の3次元計測の計測基準面となるべき床面16の情報(基準平面106の情報)を有することができる。このため、測定対象物1である人体の3次元計測結果を床面16(基準平面106)を計測基準面として正規化して利用しやすく3次元計測することができる。前述の通り、ステレオ撮影部11の外部標定のために、3次元計算空間Vの原点O(図16参照)は、例えば、一のステレオ撮影部11が有する第1の光学レンズ系(レンズ群)の後側主点O上に初期的に定められる。あるいは、例えば、サブ基準体3cが有する任意の基準マーク4の上に3次元測定空間Rの原点Oが位置するように3次元計測空間Rの原点Oが定められる。この場合にも、初期的に画成(配置)された3次元計算空間Vの全ての情報を、3次元計算空間Vにおける基準平面106上に原点を有する、3次元計測空間Rにおける床面基準マーク16bを有する床面16を計測基準面とする、新たな直交3次元座標系(新たな3次元計算空間V)の情報に座標変換して3次元計測をおこなうように設けるとよい。 When provided in this way, the reference body model 102 defined in the three-dimensional calculation space V is information on the floor surface 16 (the reference plane 106 of the reference plane 106) to be a measurement reference plane of the three-dimensional measurement of the human body that is the measurement object 1. Information). For this reason, the three-dimensional measurement result of the human body that is the measurement object 1 can be normalized and used as a measurement reference surface by normalizing the floor surface 16 (reference plane 106), and three-dimensional measurement can be easily performed. As described above, for the external orientation of the stereo photographing unit 11, the origin O (see FIG. 16) of the three-dimensional calculation space V is, for example, the first optical lens system (lens group) included in one stereo photographing unit 11. initially defined on a side principal point O 1 after. Alternatively, for example, the origin O of the three-dimensional measurement space R is determined so that the origin O of the three-dimensional measurement space R is positioned on an arbitrary reference mark 4 included in the sub-reference body 3c. Also in this case, all the information of the initially defined (arranged) three-dimensional calculation space V is the floor reference in the three-dimensional measurement space R having the origin on the reference plane 106 in the three-dimensional calculation space V. The floor 16 having the mark 16b is preferably used as a measurement reference plane so as to perform coordinate conversion into information of a new orthogonal three-dimensional coordinate system (new three-dimensional calculation space V) and perform three-dimensional measurement.

なお、3次元計測空間Rにおいて、床面基準マーク16bを設ける場合には、例えば、床面基準マーク16bは、一枚の床面シート16a上に設けられ、床面シート16aを床面16に敷くことによって、床面16上に床面基準マーク16bが配置されるように設けるものとするとよい。   In the case where the floor reference mark 16b is provided in the three-dimensional measurement space R, for example, the floor reference mark 16b is provided on one floor sheet 16a, and the floor sheet 16a is provided on the floor surface 16. The floor surface reference mark 16b may be provided on the floor surface 16 by laying.

基準体情報画成部12は、床面16の情報を3次元計算空間Vにおける一の平面(基準平面)106の情報として、3次元計算空間Vにおいて基準体モデル102が含む3次元座標値の集合の内に画成することができる。あるいは、一の実施の形態では、基準平面106は3次元計測空間Rにおける外部(地上の)空間に対して水平である旨の情報を更に有する、水平面(基準平面)106の情報として定義(画成)することもできる。このように設けると、基準体モデル102の情報が画成される3次元計算空間Vの座標系を水平面(基準平面)106に基づく正規化された3次元座標系として画成することができるから、例えば、人体等の異なる複数の測定対象物1の3次元計測情報を相互に比較し易いように正規化された3次元座標系の情報として表して3次元計測値を得ることができる。   The reference body information defining unit 12 uses the information on the floor surface 16 as information on one plane (reference plane) 106 in the three-dimensional calculation space V, and the three-dimensional coordinate values included in the reference body model 102 in the three-dimensional calculation space V. Can be defined within a set. Alternatively, in one embodiment, the reference plane 106 is defined (image) as information on the horizontal plane (reference plane) 106 that further includes information indicating that the reference plane 106 is horizontal with respect to the external (ground) space in the three-dimensional measurement space R. It can also be done. By providing in this way, the coordinate system of the three-dimensional calculation space V in which the information of the reference body model 102 is defined can be defined as a normalized three-dimensional coordinate system based on the horizontal plane (reference plane) 106. For example, the three-dimensional measurement value can be obtained by expressing the three-dimensional measurement information of a plurality of different measurement objects 1 such as human bodies as information in a normalized three-dimensional coordinate system so as to be easily compared with each other.

あるいは、基準平面106の情報を有することなく、3次元計算空間Vにおけるサブ基準体モデル103(又は基準体モデル102)が有する3次元座標情報のみに基づくことによっても、例えば、重力の作用の推定や、サブ基準体モデル103の外形寸法情報に基づいて、3次元計測空間Rにおける水平面又は絶対座標値について、限られた精度の範囲内においては推定をおこなうことも可能である。しかしながら、3次元計測空間Rの床面16上に設けられた既知の計測基準点(床面基準マーク16b)の情報を3次元計算空間Vに画成される基準体モデル102の情報に加えて外部標定計算をおこなう場合には、水平面(基準平面)106に対するステレオ撮影部11の外部標定精度並びに3次元計測の信頼性(計測精度)及び安定性を更に高めることができる。   Alternatively, it is possible to estimate the action of gravity, for example, by using only the three-dimensional coordinate information of the sub-reference body model 103 (or the reference body model 102) in the three-dimensional calculation space V without having information of the reference plane 106. Alternatively, based on the external dimension information of the sub-reference body model 103, it is possible to estimate the horizontal plane or absolute coordinate value in the three-dimensional measurement space R within a limited accuracy range. However, in addition to the information of the reference body model 102 defined in the three-dimensional calculation space V, the information of the known measurement reference point (floor surface reference mark 16b) provided on the floor surface 16 of the three-dimensional measurement space R is added. When external orientation calculation is performed, the external orientation accuracy of the stereo imaging unit 11 with respect to the horizontal plane (reference plane) 106 and the reliability (measurement accuracy) and stability of the three-dimensional measurement can be further improved.

あるいは、3次元計測空間Rにおける床面基準マーク16bの実測に基づく、複数の床面基準マーク16bの相互間距離の情報が予め正確に把握されていない場合にも、3次元計算空間Vにおいて床平面(基準平面)106を所与の精度において画成することは可能である。しかしながら、3次元計測空間Rにおける複数の床面基準マーク16bの相互間距離が実測(基準計測)に基づいて予め正確に把握されている場合には、床平面(基準平面)106の情報を含む3次元計算空間Vにおける基準体モデル102に精度の良い基準計測値を与えることができる。この場合には、更に精度良く床面16(基準平面106)に対するステレオ撮影部11の外部標定をおこなうことができる。   Alternatively, even when information on the distance between the plurality of floor surface reference marks 16b based on the actual measurement of the floor surface reference marks 16b in the three-dimensional measurement space R is not accurately grasped in advance, the floor in the three-dimensional calculation space V It is possible to define the plane (reference plane) 106 with a given accuracy. However, when the distance between the plurality of floor surface reference marks 16b in the three-dimensional measurement space R is accurately grasped in advance based on actual measurement (reference measurement), information on the floor plane (reference plane) 106 is included. An accurate reference measurement value can be given to the reference body model 102 in the three-dimensional calculation space V. In this case, the external orientation of the stereo photographing unit 11 with respect to the floor surface 16 (reference plane 106) can be performed with higher accuracy.

このように、3次元計算空間Vに画成される基準体モデル102が3次元計測空間Rにおいて床面16に設けられた複数の床面基準マーク16bの撮影測定値並びに基準計測値に基づいて基準体情報画成部12が画成する床面(基準平面)106の情報を含むことで、正規化された更に情報価値の高い3次元計測情報を得ることができる。例えば、計測基準面である3次元計測空間Rにおける床面16から測定対象物1である人体の頭頂部(その最上の高さ)までの高さを身長と定義して、精度良く人体の身長計測情報を得ることができる。このため、正規化された多数の身長計測情報に基づいて、例えば、多数の人の身長を比較した統計情報を得ることもできる。あるいは、同様に、多数の人の体型の3次元計測情報に基づいて、最も多くの人の体型に合致する洋服のサイズ又はデザインを統計的に把握(決定)するものとしてもよい。   As described above, the reference body model 102 defined in the three-dimensional calculation space V is based on the photographing measurement values and the reference measurement values of the plurality of floor surface reference marks 16b provided on the floor surface 16 in the three-dimensional measurement space R. By including the information on the floor surface (reference plane) 106 defined by the reference body information defining unit 12, it is possible to obtain normalized three-dimensional measurement information with higher information value. For example, the height from the floor surface 16 in the three-dimensional measurement space R that is the measurement reference surface to the top of the human body that is the measurement object 1 (the highest height) is defined as the height, and the height of the human body with high accuracy. Measurement information can be obtained. For this reason, based on many normalized height measurement information, the statistical information which compared the height of many persons can also be obtained, for example. Or similarly, it is good also as what grasps | ascertains (determines) the size or design of the clothes which match the body shape of most people based on the three-dimensional measurement information of the body shape of many people.

図7に示すブロック図を参照して、本実施の形態の3次元計測システム10の全体の構成を説明する。3次元計測システム10が備える中央演算装置(CentralProcessing Unit)である制御部18は、3次元計測システム10並びに3次元計測システム10が備える各機能部を統括して制御するように設けられている。3次元計測システム10は、前述の通り、4台(4ユニット)のステレオ撮影部11を備える。4台のステレオ撮影部11は、撮影同期部11eによってサブ基準体3及び測定対象物1を全周から同時に撮影するように制御される。4台のステレオ撮影部11は、サブ基準体3を全周から同時にステレオ撮影S02(図12参照)してステレオ撮影部11の外部標定S04をおこなう。同様に、4台のステレオ撮影部11は、測定対象物1を全周から同時にステレオ撮影して3次元計測S05をおこなう。なお、3次元計測システム10は、ステレオ撮影部11を1台(1ユニット)のみ備えるものとしてもよい。この場合には、1台のステレオ撮影部11がステレオ撮影する測定対象物1の1面のみを3次元計測S05することができる。また、撮影同期部11eを備えることがないから、3次元計測システム10をより容易に設けることができる。   With reference to the block diagram shown in FIG. 7, the overall configuration of the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment will be described. The control unit 18 which is a central processing unit (Central Processing Unit) provided in the three-dimensional measurement system 10 is provided so as to control the three-dimensional measurement system 10 and each functional unit included in the three-dimensional measurement system 10 in an integrated manner. As described above, the three-dimensional measurement system 10 includes four (4 units) stereo imaging units 11. The four stereo imaging units 11 are controlled by the imaging synchronization unit 11e so that the sub-reference body 3 and the measurement object 1 are simultaneously imaged from the entire circumference. The four stereo imaging units 11 perform the external orientation S04 of the stereo imaging unit 11 by simultaneously performing stereo imaging S02 (see FIG. 12) of the sub-reference body 3 from the entire circumference. Similarly, the four stereo photographing units 11 perform the three-dimensional measurement S05 by simultaneously photographing the measurement object 1 in stereo from the entire circumference. Note that the three-dimensional measurement system 10 may include only one stereo photographing unit 11 (one unit). In this case, it is possible to perform the three-dimensional measurement S05 on only one surface of the measurement object 1 that is stereo-photographed by one stereo photographing unit 11. Further, since the photographing synchronization unit 11e is not provided, the three-dimensional measurement system 10 can be provided more easily.

本実施の形態の3次元計測システム10は、前述の通り、測定対象物1の全体をカバーする基準体2の一部を構成する、サブ基準体3を備える。サブ基準体3は、サブ基準体3が有する基準マーク4をステレオ撮影部11に提示する。サブ基準体3は実空間である3次元計測空間Rにおいて物理的に実在して3次元計測システム10が有する3次元計測空間Rに提供S01される。前述の通り、サブ基準体3は測定対象物1の全体をカバーするように、複数を積み重ねて用いることができる。あるいは、第2の実施の形態のように、サブ基準体3を架台7a、7bに載置して、測定対象物1の全体をカバーするように配置して用いることができる。あるいは、第3の実施の形態のように、サブ基準体3を移動して、測定対象物1の全体をカバーするように配置して用いることができる。あるいは、第4の実施の形態のように、サブ基準体3で測定対象物1の全体をカバーすることに代えて、前述の通り、3次元計算空間Vに仮想サブ基準体モデル103iを付加することで、測定対象物1の全体をサブ基準体3を含む仮想基準体2iでカバーするように、サブ基準体3を用いるものとしてもよい。   As described above, the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment includes the sub-reference body 3 that constitutes a part of the reference body 2 that covers the entire measurement object 1. The sub reference body 3 presents the reference mark 4 included in the sub reference body 3 to the stereo photographing unit 11. The sub-reference body 3 physically exists in the three-dimensional measurement space R, which is a real space, and is provided S01 to the three-dimensional measurement space R of the three-dimensional measurement system 10. As described above, a plurality of sub-reference bodies 3 can be stacked and used so as to cover the entire measurement object 1. Alternatively, as in the second embodiment, the sub-reference body 3 can be placed on the mounts 7a and 7b and arranged to cover the entire measurement object 1. Alternatively, as in the third embodiment, the sub-reference body 3 can be moved and disposed so as to cover the entire measurement object 1. Alternatively, instead of covering the entire measurement object 1 with the sub reference body 3 as in the fourth embodiment, the virtual sub reference body model 103i is added to the three-dimensional calculation space V as described above. Thus, the sub reference body 3 may be used so that the entire measurement object 1 is covered with the virtual reference body 2 i including the sub reference body 3.

本実施の形態の3次元計測システム10が備える基準体情報画成部12は、前述の通り、サブ基準体3のステレオ画像20a、20bに基づいて、ステレオ撮影部11を外部標定S04するための3次元数値解析モデルである基準体モデル102を一体として画成S03する。3次元計測システム10が備える標定要素算出部13は、前述の通り、例えば、最小二乗法による近似解法を用いて基準体モデル102を数値解析して外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出S04する。この結果、4台(4ユニット)のステレオ撮影部11を各々外部標定S04して定位することができる。標定要素算出部13が算出した外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)は3次元計測S05において用いることができるように、3次元計測システム10が備える記録部(不図示)に保存しておくものとするとよい。こうして得られた外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を用いることで、3次元計測システム10が備える3次元計測部14は、ステレオ撮影部11によりステレオ撮影される測定対象物1の3次元計測S05をおこなうことができる。   As described above, the reference body information defining unit 12 included in the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment is used for external orientation S04 of the stereo photographing unit 11 based on the stereo images 20a and 20b of the sub reference body 3. The reference body model 102, which is a three-dimensional numerical analysis model, is defined as a unit S03. As described above, the orientation element calculation unit 13 included in the three-dimensional measurement system 10 numerically analyzes the reference body model 102 using, for example, an approximate solution method using the least square method, and external orientation elements (x, y, z) (ω , Φ, κ) is calculated S04. As a result, the four (4 units) stereo imaging units 11 can be localized by external orientation S04. A recording unit (not shown) provided in the three-dimensional measurement system 10 so that the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) calculated by the orientation element calculation unit 13 can be used in the three-dimensional measurement S05. ) Should be saved. By using the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) obtained in this way, the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 is measured by the stereo photographing unit 11 in stereo photography. The three-dimensional measurement S05 of the object 1 can be performed.

更に、3次元計測システム10は、前述の通り、ステレオ撮影部11に床面16の情報を提示する、床面シート16aに設けられた床面基準マーク16bを備える。前述の通り、ステレオ撮影部11で撮影した床面基準マーク16bのステレオ画像20a、20b(図10参照)に基づいて、基準体情報画成部12が画成S03する基準体モデル102に計測基準面106の情報を追加U04することができる。このため、基準体モデル102が有する計測基準面106の情報に基づいて正規化された、更に情報価値の高い3次元計測情報を得ることができる。   Furthermore, as described above, the three-dimensional measurement system 10 includes the floor reference mark 16b provided on the floor sheet 16a that presents information on the floor 16 to the stereo imaging unit 11. As described above, based on the stereo images 20a and 20b (see FIG. 10) of the floor reference mark 16b photographed by the stereo photographing unit 11, the reference body model 102 defined by the reference body information defining unit 12 is defined as a measurement standard. Information on surface 106 can be added U04. Therefore, it is possible to obtain three-dimensional measurement information with higher information value normalized based on the information of the measurement reference plane 106 included in the reference body model 102.

更に、本実施の形態の3次元計測システム10は、ステレオ撮影部11の外部標定S04後における撮影位置の位置変動29を検出M01するための監視基準点として用いることができる、位置変動検出ターゲットマーク17aを備える。後に詳述するように、位置変動検出ターゲットマーク17aは、例えば、ステレオ撮影部11を支持する支持部17に設けるものとするとよい。床面基準マーク16bも位置変動検出ターゲットマーク17aと同様にステレオ撮影部11の撮影位置の位置変動29の検出M01に用いることができる。後に詳述するように、本実施の形態の3次元計測システム10では、ステレオ撮影部11で撮影した床面基準マーク16b及び/又は位置変動検出ターゲットマーク17aの位置変動29を撮影位置変動検出部15で検出M01することができる。このため、外部標定S04後における3次元計測の計測誤差の発生を監視して検知することができる。なお、本実施の形態の3次元計測システム10が備える撮影位置変動検出部15、床面シート16a、床面基準マーク16b、位置変動検出ターゲットマーク17aは、3次元計測システム10をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。   Furthermore, the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment can use a position variation detection target mark that can be used as a monitoring reference point for detecting M01 the position variation 29 of the photographing position after the external orientation S04 of the stereo photographing unit 11. 17a. As will be described in detail later, the position variation detection target mark 17a may be provided, for example, on the support unit 17 that supports the stereo photographing unit 11. Similarly to the position variation detection target mark 17a, the floor reference mark 16b can also be used for detection M01 of the position variation 29 of the photographing position of the stereo photographing unit 11. As will be described in detail later, in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment, the position variation 29 of the floor reference mark 16b and / or the position variation detection target mark 17a photographed by the stereo photographing unit 11 is detected as a photographing position variation detection unit. 15 can detect M01. For this reason, generation | occurrence | production of the measurement error of the three-dimensional measurement after external orientation S04 can be monitored and detected. Note that the imaging position variation detection unit 15, the floor sheet 16a, the floor reference mark 16b, and the position variation detection target mark 17a provided in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment are more easily provided with the three-dimensional measurement system 10. Therefore, it may be omitted as appropriate.

図8のブロック図を参照して、本実施の形態の3次元計測システム10が備える3次元計測部14の構成を説明する。3次元計測部14は、前述の通り、外部標定S04されたステレオ撮影部11で測定対象物1をステレオ撮影S05して一組のステレオ画像20a、20b(図9参照)を得ることができる。3次元計測部14は、得られた一組のステレオ画像20a、20bに対しておこなうステレオマッチング処理(対応点検出処理)の対象空間を検出処理限定空間21内に限定A02する、検出処理限定空間設定部14aを有する。検出処理限定空間設定部14aによる検出処理限定空間21の設定A02により、ステレオマッチング処理の処理時間を短縮することができる。また、後に詳述するように、前処理マッチングA05後に更に狭められた範囲に限定する検出処理限定空間の設定を(再度)行う場合には、前処理マッチングA05によるステレオマッチング処理の誤対応点除去A07を行うことができる。   With reference to the block diagram of FIG. 8, the configuration of the three-dimensional measurement unit 14 provided in the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment will be described. As described above, the three-dimensional measurement unit 14 can obtain a set of stereo images 20a and 20b (see FIG. 9) by performing stereo imaging S05 of the measurement object 1 with the stereo imaging unit 11 subjected to external orientation S04. The three-dimensional measurement unit 14 limits the target space of the stereo matching process (corresponding point detection process) to be performed on the obtained set of stereo images 20a and 20b within the detection process limited space A02. It has a setting unit 14a. The processing time of the stereo matching process can be shortened by setting A02 of the detection process limited space 21 by the detection process limited space setting unit 14a. Further, as will be described in detail later, when setting the detection processing limited space limited to the range further narrowed after the preprocessing matching A05 (again), the erroneous matching point removal of the stereo matching processing by the preprocessing matching A05 is performed. A07 can be performed.

検出処理限定空間21の設定A02は、検出処理限定空間設定部14aが有する逆投影部14a1により検出処理限定空間21を一組のステレオ画像20a、20b上に逆投影A04しておこなうことで、更にステレオマッチング処理時間を短縮することができる。更に、ステレオ画像20a、20b上の検出処理限定空間21以外の範囲の部分22を検出処理限定空間設定部14aが有する塗りつぶし処理部14a2を用いて単色(例えば、黒色)で塗りつぶすことで、確実にステレオマッチング処理時間を短縮することができる。なお、本実施の形態の3次元計測部14が有する検出処理限定空間設定部14a並びに逆投影部14a1及び塗りつぶし処理部14a2は、3次元計測システム10をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。   The setting A02 of the detection process limited space 21 is further performed by performing the back projection A04 on the pair of stereo images 20a and 20b by the back projection unit 14a1 included in the detection process limited space setting unit 14a. Stereo matching processing time can be shortened. Furthermore, the portion 22 other than the detection processing limited space 21 on the stereo images 20a and 20b is reliably filled with a single color (for example, black) using the fill processing unit 14a2 included in the detection processing limited space setting unit 14a. Stereo matching processing time can be shortened. Note that the detection processing limited space setting unit 14a, the back projection unit 14a1, and the paint processing unit 14a2 included in the three-dimensional measurement unit 14 of the present embodiment may be omitted as appropriate in order to provide the three-dimensional measurement system 10 more easily. Good.

本実施の形態の3次元計測部14は、ステレオマッチング処理時間の増大の原因となり得る背景9を除去A03する背景除去部14bを有する。背景除去部14bは、ステレオ撮影部11が撮影した測定対象物1を含む一のステレオ画像27(図11参照)から測定対象物1を含まない他のステレオ画像28(図11参照)を差し引くことで測定対象物1の背景9を差し引き演算する差引演算部14b1を有する。背景除去部14bを用いて背景9を除去A03することにより、ステレオマッチング処理時間を更に短縮することができ、また、ミスマッチングを防止並びに除去することができる。なお、背景9を撮影した(測定対象物1を含まない)他のステレオ画像28は、3次元計測システム10をセットアップした際や、測定対象物1の撮影を行う前、測定対象物1の撮影を行った後など、適宜撮影して得るものとするとよい。また、本実施の形態の3次元計測部14が有する背景除去部14b及び差引演算部14b1は、3次元計測システム10をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。   The three-dimensional measurement unit 14 according to the present embodiment includes a background removal unit 14b that removes A03, which may cause an increase in stereo matching processing time. The background removing unit 14b subtracts another stereo image 28 (see FIG. 11) that does not include the measurement object 1 from one stereo image 27 (see FIG. 11) that includes the measurement object 1 captured by the stereo imaging unit 11. The subtraction operation unit 14b1 for subtracting the background 9 of the measurement object 1 is provided. By removing the background 9 A03 using the background removal unit 14b, the stereo matching processing time can be further shortened, and mismatching can be prevented and removed. The other stereo image 28 obtained by photographing the background 9 (not including the measurement object 1) is taken when the measurement object 1 is photographed when the three-dimensional measurement system 10 is set up or before the measurement object 1 is photographed. It is recommended that the image be obtained appropriately after performing the above. In addition, the background removal unit 14b and the subtraction calculation unit 14b1 included in the three-dimensional measurement unit 14 of the present embodiment may be omitted as appropriate in order to provide the three-dimensional measurement system 10 more easily.

本実施の形態の3次元計測部14は、ステレオマッチング処理(対応点検出処理)をおこなうステレオマッチング処理部14cを有する。ステレオマッチング処理部14cは、簡易迅速に第1のステレオマッチング処理(前処理マッチング処理)A05をおこなう前処理部14c1を有する。前処理部14c1は、第1のマッチング処理(前処理マッチング処理)A05でマッチング判定されたマッチング範囲を詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21aに指定A06する。また、ステレオマッチング処理部14cは、詳細マッチング処理範囲21a内を対象として、詳細な第2のステレオマッチング処理(詳細マッチング処理)A08をおこなう詳細処理部14c2を有する。このように設けると、応分の情報処理時間を要する詳細マッチング処理A08の情報処理対象を詳細マッチング処理範囲21a内に留めることにより、ステレオマッチング処理時間を更に短縮することができる。なお、本実施の形態のステレオマッチング処理部14cが有する前処理部14c1及び詳細処理部14c2は、3次元計測システム10をより容易に設けるために適宜省くものとしてもよい。   The three-dimensional measurement unit 14 according to the present embodiment includes a stereo matching processing unit 14c that performs stereo matching processing (corresponding point detection processing). The stereo matching processing unit 14c includes a preprocessing unit 14c1 that performs the first stereo matching processing (preprocessing matching processing) A05 easily and quickly. The preprocessing unit 14c1 designates A06 the matching range determined by the first matching processing (preprocessing matching processing) A05 as the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a. In addition, the stereo matching processing unit 14c includes a detailed processing unit 14c2 that performs a detailed second stereo matching process (detailed matching process) A08 within the detailed matching process range 21a. By providing in this way, the stereo matching processing time can be further shortened by keeping the information processing target of the detailed matching processing A08 requiring appropriate information processing time within the detailed matching processing range 21a. Note that the pre-processing unit 14c1 and the detailed processing unit 14c2 included in the stereo matching processing unit 14c of the present embodiment may be appropriately omitted in order to provide the three-dimensional measurement system 10 more easily.

ここで図12を参照して、本実施の形態の3次元計測システム10を用いておこなう測定対象物1を3次元計測する方法を説明する。なお、同方法の詳細については後に詳述する。測定対象物1を3次元計測する方法では、3次元計測の基準器であるサブ基準体3を用いてステレオ撮影部11の外部標定S04をおこなうために、3次元計測システム10の3次元計測空間Rにサブ基準体3を提供(搬入)S01する。続いて、ステレオ撮影部11でサブ基準体3が有する基準マーク4をステレオ撮影S02する。ステレオ撮影S02するステップは、サブ基準体3を複数積み重ねるステップS02a(不図示)、サブ基準体3を架台7a、7bに載置するステップS02b(不図示)、サブ基準体3を移動するステップS02c(不図示)及び3次元計算空間Vに仮想サブ基準体モデル103iを付加するステップS02d(不図示)の群から選ばれる、いずれか一以上のステップを含むものとするとよい。続いて、サブ基準体3が有する基準マーク4の基準計測値g、sと撮影測定値f、mとの情報を含む、測定対象物1の全体をカバーする基準体2に対応する、3次元数値解析モデルである基準体モデル102を基準体情報画成部12により一体として画成S03する。続いて、基準体モデル102を用いて、標定要素算出部13により外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出S04してステレオ撮影部11の外部標定(定位)をおこなう。続いて、外部標定S04されたステレオ撮影部11で測定対象物1を3次元計測S05することで、測定対象物1の3次元形状を精密に測定することができる。   Here, with reference to FIG. 12, a method for three-dimensionally measuring the measurement object 1 performed using the three-dimensional measurement system 10 of the present embodiment will be described. Details of this method will be described later. In the method of measuring the measurement object 1 three-dimensionally, the three-dimensional measurement space of the three-dimensional measurement system 10 is used to perform the external orientation S04 of the stereo imaging unit 11 using the sub-reference body 3 that is a reference device for three-dimensional measurement. Provide (carry in) S01 the sub-reference body 3 to R. Subsequently, the stereo imaging unit 11 performs stereo imaging S02 on the reference mark 4 included in the sub-reference body 3. Stereo imaging S02 includes a step S02a (not shown) of stacking a plurality of sub-reference bodies 3, a step S02b (not shown) of placing the sub-reference bodies 3 on the mounts 7a and 7b, and a step S02c of moving the sub-reference bodies 3. (Not shown) and one or more steps selected from the group of step S02d (not shown) for adding the virtual sub-reference body model 103i to the three-dimensional calculation space V may be included. Subsequently, the three-dimensional corresponding to the reference body 2 that covers the entire measurement object 1 including information on the reference measurement values g and s of the reference mark 4 included in the sub-reference body 3 and the photographed measurement values f and m. The reference body model 102, which is a numerical analysis model, is integrally defined by the reference body information defining unit 12 (S03). Subsequently, the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated by the orientation element calculation unit 13 using the reference body model 102, and the external orientation (localization) of the stereo photographing unit 11 is calculated. Do it. Subsequently, the three-dimensional shape of the measurement object 1 can be precisely measured by performing the three-dimensional measurement S05 on the measurement object 1 with the stereo imaging unit 11 subjected to the external orientation S04.

続いて、図9を参照して、第1乃至第4の実施の形態の3次元計測システム10が備える3次元計測部14が有する検出処理限定空間設定部14aがおこなう検出処理限定空間21の設定について説明する。3次元計測部14は、3次元計算空間Vにおいて測定対象物1が含まれる検出処理限定空間21を設定する検出処理限定空間設定部14aを有する。また、検出処理限定空間設定部14aは、一対のステレオ画像20a、20b上での対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02するように設けられる。   Subsequently, referring to FIG. 9, setting of the detection process limited space 21 performed by the detection process limited space setting unit 14 a included in the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 of the first to fourth embodiments. Will be described. The three-dimensional measurement unit 14 includes a detection process limited space setting unit 14 a that sets a detection process limited space 21 in which the measurement object 1 is included in the three-dimensional calculation space V. Further, the detection process limited space setting unit 14a is provided so as to limit A02 the range in which the corresponding point detection process (stereo matching process) on the pair of stereo images 20a and 20b is performed within the detection process limited space 21.

例えば、3次元計算空間V(3次元計測空間R)において、ステレオマッチング処理(対応点検出処理)をおこなう場合において、特に、3次元計測空間Rにおける計測オペレータ(不図示)等の動く被写体等の背景ノイズの情報が写り込んでいる場合も生じ得る。このような場合には、それらの背景ノイズの情報が後に詳述する前処理マッチング処理A05及び詳細マッチング処理A08を含むステレオマッチング処理の情報処理の対象となって情報処理時間を増大してしまう可能性がある。こうしたステレオマッチング処理の情報処理時間を短縮するために、検出処理限定空間設定部14aはステレオマッチング処理の対象範囲を検出処理限定空間21内に限定A02するように設けられる。   For example, in the case of performing stereo matching processing (corresponding point detection processing) in the three-dimensional calculation space V (three-dimensional measurement space R), in particular, a moving subject such as a measurement operator (not shown) in the three-dimensional measurement space R There may also be cases where background noise information is reflected. In such a case, the information on the background noise may be subject to information processing in stereo matching processing including pre-processing matching processing A05 and detailed matching processing A08, which will be described in detail later, and information processing time may be increased. There is sex. In order to shorten the information processing time of the stereo matching process, the detection process limited space setting unit 14a is provided so as to limit the target range of the stereo matching process within the detection process limited space A02.

ステレオマッチング処理(対応点検出処理)時間が短く、迅速な3次元計測をおこなうためには、ステレオ撮影における背景ノイズの情報の除去処理をおこなうものとするとよい。従来、背景ノイズの除去処理には、応分の情報処理時間が費やされると共に、除去処理によっても完全に除去しきれないノイズが残されるという問題があった。本実施の形態の3次元計測システム10では、従来の背景ノイズの除去処理をおこなうことなく、検出処理限定空間設定部14aを用いて、ステレオマッチング処理をおこなう3次元計測空間R(3次元計算空間V)における検出処理空間を測定対象物1が含まれる(計測者が指定する)所定の空間(検出処理限定空間21)内に限定A02するように設けられる。なお、3次元計測空間Rと3次元計算空間Vとは3次元計測に先立っておこなわれる外部標定によってその対応関係が完全に把握されている。このため、検出処理限定空間設定部14aによる検出処理限定空間21の設定A02においては、両者は同義であるとみなされる。   In order to perform a quick three-dimensional measurement with a short stereo matching process (corresponding point detection process), it is preferable to perform a background noise information removal process in stereo photography. Conventionally, the background noise removal processing has a problem in that appropriate information processing time is spent and noise that cannot be completely removed even by the removal processing remains. In the three-dimensional measurement system 10 according to the present embodiment, a three-dimensional measurement space R (three-dimensional calculation space) in which stereo matching processing is performed using the detection processing limited space setting unit 14a without performing conventional background noise removal processing. The detection processing space in V) is limited to A02 within a predetermined space (detection processing limited space 21) in which the measurement object 1 is included (specified by the measurer). Note that the correspondence relationship between the three-dimensional measurement space R and the three-dimensional calculation space V is completely grasped by external orientation performed prior to the three-dimensional measurement. For this reason, in the setting A02 of the detection process limited space 21 by the detection process limited space setting unit 14a, both are regarded as synonymous.

このように設けることにより、検出処理限定空間21内に含まれない検出処理限定空間21の外側の領域22に含まれるあらゆる情報を、一切の情報処理をおこなうことなく、一律に除去することができるから、3次元計測のステレオマッチング処理(対応点検出処理)の情報処理速度を向上して情報処理時間を短縮することができる。検出処理限定空間設定部14aにより設定される検出処理限定空間21は、後に挙げる具体例のように、3次元計測空間Rにおけるサブ基準体3、ステレオ撮影部11の支柱17あるいは測定対象物1である人体の大きさ等に基づいて定めるものとするとよい。   By providing in this way, all information included in the region 22 outside the detection process limited space 21 that is not included in the detection process limited space 21 can be uniformly removed without performing any information processing. Therefore, the information processing speed of the stereo matching process (corresponding point detection process) of the three-dimensional measurement can be improved and the information processing time can be shortened. The detection process limited space 21 set by the detection process limited space setting unit 14a is the sub-reference body 3, the column 17 of the stereo photographing unit 11, or the measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R, as will be described later. It should be determined based on the size of a human body.

また、検出処理限定空間設定部14aは、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上に測定対象物1が投影されたステレオ画像20a、20b上の2次元平面空間において対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を限定A02するように設けるものとするとよい。このために、検出処理限定空間設定部14aは、更に、逆投影部14a1を有し、逆投影部14a1は、検出処理限定空間設定部14aにより3次元計測空間R(3次元計算空間V)において設定された検出処理限定空間21をステレオ画像20a、20b上の2次元平面に逆投影A04するように設けるものとするとよい。   Further, the detection processing limited space setting unit 14a performs corresponding point detection processing in a two-dimensional plane space on the stereo images 20a and 20b in which the measurement object 1 is projected on the stereo images 20a and 20b captured by the stereo imaging unit 11 ( A range for performing the stereo matching process) may be provided so as to limit A02. For this purpose, the detection process limited space setting unit 14a further includes a back projection unit 14a1, and the back projection unit 14a1 is set in the three-dimensional measurement space R (three-dimensional calculation space V) by the detection process limited space setting unit 14a. The set detection processing limited space 21 may be provided so as to be back-projected A04 on a two-dimensional plane on the stereo images 20a and 20b.

このように設けることにより、検出処理限定空間設定部14aによる検出処理限定空間21の設定(限定)処理A02は、逆投影部14a1を用いてステレオ画像20a、20b上に3次元計測空間R(3次元計算空間V)における検出処理限定空間21を逆投影A04して2次元平面上でおこなうことができる。このため、3次元計測空間R(3次元計算空間V)内において3次元で設定された検出処理限定空間21の情報をそのまま3次元空間の情報として情報処理をおこなう場合と比較して、更に情報処理時間を短縮することができる。逆投影部14a1を用いたステレオ画像20a、20b上の2次元平面への検出処理限定空間21の逆投影は、標定要素算出部13による外部標定又はバンドル調整(光束調整)により得られた外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)並びに前述の式(1)及び式(2)の座標変換の関係式を用いておこなうものとするとよい。   By providing in this way, the detection process limited space 21 setting (limitation) process A02 by the detection process limited space setting unit 14a is performed on the stereo images 20a and 20b using the back projection unit 14a1 on the three-dimensional measurement space R (3 The detection processing limited space 21 in the dimensional calculation space V) can be back-projected A04 and performed on a two-dimensional plane. For this reason, the information of the detection processing limited space 21 set in three dimensions in the three-dimensional measurement space R (three-dimensional calculation space V) is further compared with the information processing as the information of the three-dimensional space as it is. Processing time can be shortened. The back projection of the detection processing limited space 21 onto the two-dimensional plane on the stereo images 20a and 20b using the back projection unit 14a1 is an external orientation obtained by external orientation or bundle adjustment (flux adjustment) by the orientation element calculation unit 13. It may be performed using the element (x, y, z) (ω, φ, κ) and the relational expression for coordinate transformation of the above-described equations (1) and (2).

具体的には、サブ基準体3が存在する空間を逆投影部14a1を用いてステレオ画像20a、20b上に逆投影することで検出処理限定空間21を設定するものとしてもよい。あるいは、ステレオ撮影部11の支柱17を利用することで、後に詳述する支柱17が有する複数の位置変動検出ターゲットマーク17aを相互に結ぶ直線により囲まれた領域内を検出処理限定空間21として設定するものとしてもよい。あるいは、測定対象物1である人体の大きさに基づいて定められるステレオ画像20a、20b上の特定の範囲の領域内を検出処理限定空間21として設定するものとしてもよい。   Specifically, the detection processing limited space 21 may be set by back-projecting the space in which the sub-reference body 3 exists on the stereo images 20a and 20b using the back projection unit 14a1. Alternatively, by using the support column 17 of the stereo photographing unit 11, an area surrounded by a straight line connecting a plurality of position variation detection target marks 17a included in the support column 17 described in detail later is set as the detection processing limited space 21. It is good also as what to do. Alternatively, an area in a specific range on the stereo images 20a and 20b determined based on the size of the human body that is the measurement object 1 may be set as the detection processing limited space 21.

更に、検出処理限定空間設定部14aは、ステレオ画像20a、20b上の検出処理限定空間21に対応する範囲以外の部分22を単色で塗りつぶして対応点検出処理(ステレオマッチング処理)をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02するように設けるものとするとよい。このために、検出処理限定空間設定部14aは、塗りつぶし処理部14a2を有し、塗りつぶし処理部14a2は、ステレオ画像20a、20b上の検出処理限定空間21に対応する範囲以外の部分22を単色で塗りつぶして対応点検出処理をおこなう範囲を検出処理限定空間21内に限定A02するように設けるものとするとよい。   Further, the detection processing limited space setting unit 14a detects a range for performing corresponding point detection processing (stereo matching processing) by painting a portion 22 other than the range corresponding to the detection processing limited space 21 on the stereo images 20a and 20b with a single color. It is good to provide so that it may carry out limitation A02 in the process limited space 21. FIG. For this purpose, the detection processing limited space setting unit 14a includes a fill processing unit 14a2, and the fill processing unit 14a2 displays a portion 22 other than the range corresponding to the detection processing limited space 21 on the stereo images 20a and 20b in a single color. It is preferable to provide a range in which the corresponding point detection process is performed within the detection process limited space 21 by limiting it to A02.

このように、検出処理限定空間21以外の部分22を検出処理限定空間設定部14aが有する塗りつぶし処理部14a2を用いてステレオ画像20a、20bの2次元平面上において単色で塗りつぶすことで、対応点検出処理(ステレオマッチング処理)における誤検出を確実に防止することができる。このため、対応点検出処理を迅速かつ確実におこなうことができる。なお、塗りつぶし処理部14a2がおこなう検出処理限定空間21以外の部分22の単色による塗りつぶしは、例えば、黒色あるいは青色等の任意の単色を用いておこなうものとするとよい。   In this manner, corresponding points are detected by painting a portion 22 other than the detection processing limited space 21 with a single color on the two-dimensional plane of the stereo images 20a and 20b using the fill processing unit 14a2 included in the detection processing limited space setting unit 14a. It is possible to reliably prevent erroneous detection in the process (stereo matching process). For this reason, a corresponding point detection process can be performed rapidly and reliably. It should be noted that the solid color filling of the portion 22 other than the detection processing limited space 21 performed by the painting processing unit 14a2 may be performed using any single color such as black or blue.

図10を参照して、第1乃至第4の実施の形態の3次元計測システム10がおこなう撮影位置の変動検出について説明する。3次元計測システム10は、外部標定要素算出S04(図12参照)時からの3次元計測空間Rにおけるステレオ撮影部11の位置変動29を検出する撮影位置変動検出部15を備えるものとするとよい。また、撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04後に得たステレオ画像20a、20bと、ステレオ撮影部11が外部標定要素算出S04時に得たステレオ画像20a、20bとを比較することで、3次元計測空間Rにおけるステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出するように設けるものとするとよい。   With reference to FIG. 10, the detection of the fluctuation | variation of the imaging | photography position which the three-dimensional measurement system 10 of 1st thru | or 4th embodiment performs is demonstrated. The three-dimensional measurement system 10 may include an imaging position variation detection unit 15 that detects a position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R from the time of external orientation element calculation S04 (see FIG. 12). In addition, the photographing position variation detection unit 15 includes stereo images 20a and 20b obtained after the stereo photographing unit 11 after the external orientation element calculation S04 and stereo images 20a and 20b obtained by the stereo photographing unit 11 during the external orientation element calculation S04. It is preferable that the comparison is provided so as to detect the presence or absence of the position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R.

ステレオ撮影部11は、位置変動検出ターゲットマーク17aが貼付された支持部17に固定されて支持されるように構成され、位置変動検出ターゲットマーク17aをステレオ撮影するように設けるものとするとよい。また、撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の位置変動検出ターゲットマーク17aの位置を外部標定要素算出S04時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出するように設けるものとするとよい。   The stereo photographing unit 11 is preferably configured to be fixed and supported by the support unit 17 to which the position variation detection target mark 17a is attached, and provided so as to photograph the position variation detection target mark 17a in stereo. In addition, the imaging position variation detection unit 15 compares the position of the position variation detection target mark 17a on the stereo images 20a and 20b captured by the stereo imaging unit 11 at the time of external orientation element calculation S04 and after the external orientation element calculation S04. Thus, it may be provided so as to detect the presence or absence of the position variation 29 of the stereo photographing unit 11.

また、ステレオ撮影部11は、測定対象物1が配置される床面16上の床面基準マーク16bを撮影するように構成され、撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11が撮影したステレオ画像20a、20b上の床面基準マーク16bの位置を外部標定要素算出S04時と外部標定要素算出S04後とで比較してステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出するように設けるものとするとよい。   The stereo photographing unit 11 is configured to photograph the floor reference mark 16b on the floor surface 16 on which the measurement object 1 is arranged, and the photographing position variation detection unit 15 is a stereo photographed by the stereo photographing unit 11. The position of the floor reference mark 16b on the images 20a and 20b is compared between the time of the external orientation element calculation S04 and after the external orientation element calculation S04, and is provided so as to detect the presence or absence of the position variation 29 of the stereo photographing unit 11. Good.

撮影位置変動検出部15は、ステレオ撮影部11の支持部17に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク17aをステレオ撮影部11の位置変動29の監視のための監視基準点として用いるように設けるものとするとよい。3次元計測システム10が複数(4台(4ユニット))のステレオ撮影部11a〜11dを備える場合には、例えば、一のステレオ撮影部11aにより、他のステレオ撮影部11cを固定して支持する支持部17に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク17aを撮影してステレオ撮影部11a及び/又はステレオ撮影部11cの位置変動を監視するように設けるものとするとよい。このように、複数のステレオ撮影部11a〜11dが相互に位置変動29の監視をおこなうように設けるものとするとよい。   The imaging position variation detection unit 15 is provided so as to use the position variation detection target mark 17a attached to the support unit 17 of the stereo imaging unit 11 as a monitoring reference point for monitoring the position variation 29 of the stereo imaging unit 11. Good. When the three-dimensional measurement system 10 includes a plurality of (four (4 units)) stereo photographing units 11a to 11d, for example, the other stereo photographing unit 11c is fixedly supported by one stereo photographing unit 11a. The position fluctuation detection target mark 17a affixed to the support part 17 may be photographed and provided so as to monitor the position fluctuation of the stereo photographing part 11a and / or the stereo photographing part 11c. As described above, it is preferable that the plurality of stereo imaging units 11a to 11d are provided so as to monitor the position variation 29 mutually.

あるいは、一のステレオ撮影部11aが、一のステレオ撮影部11a自体が固定されて支持される支持部17(突出部17b)に貼付けられた位置変動検出ターゲットマーク17aを撮影してステレオ撮影部11aの支持部17に対する位置変動29を監視するように設けるものとしてもよい。この場合には、例えば、支持部17は位置変動検出ターゲットマーク17aが貼付けられる、支持部17の支持軸の外周方向に延在する突出部又は屈曲部17bを有して設けられ、一のステレオ撮影部11aによる撮像範囲内に位置変動検出ターゲットマーク17aが位置して撮影されるように設けるものとしてもよい。   Alternatively, the one stereo photographing unit 11a photographs the position variation detection target mark 17a attached to the support unit 17 (protrusion 17b) on which the one stereo photographing unit 11a itself is fixed and supported, and the stereo photographing unit 11a. It is good also as what is provided so that the position fluctuation | variation 29 with respect to the support part 17 may be monitored. In this case, for example, the support portion 17 is provided with a protruding portion or a bent portion 17b extending in the outer peripheral direction of the support shaft of the support portion 17 to which the position variation detection target mark 17a is attached. The position fluctuation detection target mark 17a may be provided so as to be photographed within the imaging range of the imaging unit 11a.

また、撮影位置変動検出部15(図7参照)は、前述の位置変動検出ターゲットマーク17aと同様に、複数のステレオ撮影部11a〜11dにより撮影される床面16上に設けられた床面基準マーク16bを位置変動29の検出のための監視基準点として用いるように設けてもよい。床面基準マーク16bは、前述の通り、床面16上に敷かれる床面シート16aを用いて設けるものとしてもよい。   In addition, the photographing position variation detection unit 15 (see FIG. 7), like the above-described position variation detection target mark 17a, is a floor reference provided on the floor surface 16 photographed by the plurality of stereo photographing units 11a to 11d. The mark 16b may be provided to be used as a monitoring reference point for detecting the position variation 29. As described above, the floor reference mark 16b may be provided using the floor sheet 16a laid on the floor surface 16.

このように設けることにより、ステレオ撮影部11により外部標定要素算出S04後に撮影された位置変動検出ターゲットマーク17a及び/又は床面基準マーク16bのステレオ画像20a、20b上の座標位置を外部標定要素算出S04時の座標位置と比較することができる。このため、撮影位置変動検出部15は、3次元計測空間Rにおけるステレオ撮影部11の位置変動29の有無を検出することができる。   By providing in this way, the coordinate position on the stereo images 20a, 20b of the position variation detection target mark 17a and / or the floor reference mark 16b photographed after the external orientation element calculation S04 by the stereo photographing unit 11 is calculated. It can be compared with the coordinate position at S04. For this reason, the imaging position variation detection unit 15 can detect the presence or absence of the position variation 29 of the stereo imaging unit 11 in the three-dimensional measurement space R.

撮影位置変動検出部15による位置変動29の有無の検出は外部標定S04後の任意のタイミングにおいて、任意のステレオ撮影部11a〜11dに対しておこなわれるように設けるものとするとよい。例えば、3次元計測をおこなう直前に、全てのステレオ撮影部11a〜11dに対して位置変動29の有無の検出M01をおこなうものとするとよい。この場合には、3次元計測をおこなう全てのステレオ撮影部11a〜11dに撮影位置の変動29がないことを確認することができるから、信頼性の高い3次元計測をおこなうことができる。   The presence / absence of the position variation 29 by the photographing position variation detection unit 15 may be provided so as to be performed on any stereo photographing units 11a to 11d at an arbitrary timing after the external orientation S04. For example, the detection M01 of the presence or absence of the position variation 29 may be performed on all the stereo imaging units 11a to 11d immediately before performing the three-dimensional measurement. In this case, since it can be confirmed that there is no fluctuation 29 in the photographing position in all the stereo photographing units 11a to 11d that perform the three-dimensional measurement, the highly reliable three-dimensional measurement can be performed.

撮影位置変動検出部15は、更に厳密に、外部標定S04後における任意の位置変動検出時M01に位置変動検出ターゲットマーク17a及び/又は床面基準マーク16bの情報に基づいて、位置変動29の検出のための外部標定計算を標定要素算出部13を用いておこなって位置変動29の検出をおこなうように設けてもよい。この場合には、撮影位置変動検出部15は、予め外部標定要素算出S04時に監視基準点(位置変動検出ターゲットマーク17a及び/又は床面基準マーク16b)の情報に基づいて外部標定計算U06をおこなうように標定要素算出部13を制御するように設けるとよい。   The photographing position fluctuation detection unit 15 more strictly detects the position fluctuation 29 based on the information of the position fluctuation detection target mark 17a and / or the floor reference mark 16b at the time of detection of an arbitrary position fluctuation M01 after the external orientation S04. An external orientation calculation for the position variation 29 may be performed by using the orientation element calculation unit 13 to detect the position variation 29. In this case, the imaging position variation detection unit 15 performs the external orientation calculation U06 based on the information of the monitoring reference point (position variation detection target mark 17a and / or floor reference mark 16b) in advance during the external orientation element calculation S04. In this way, the orientation element calculation unit 13 may be provided so as to be controlled.

また、任意の位置変動検出時M01において、撮影位置変動検出部15は、複数の位置変動29がないものと撮影位置変動検出部15が認めて指定する監視基準点(指定監視基準点)に基づいて位置変動29の検出のための外部標定計算をおこなうように標定要素算出部13を制御するものとするとよい。また、位置変動29の検出のために算出された外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が外部標定要素算出S04時と比べて変わりがないことを確認するように設けてもよい。この場合には、位置変動29の検出のためにおこなった外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の算出が再現性を有するものといえる。   In addition, at any position fluctuation detection M01, the photographing position fluctuation detection unit 15 is based on a monitoring reference point (designated monitoring reference point) that is recognized and designated by the photographing position fluctuation detection unit 15 as having no plural position fluctuations 29. Thus, the orientation element calculation unit 13 may be controlled to perform external orientation calculation for detecting the position variation 29. In addition, the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) calculated for detecting the position variation 29 are provided so as to confirm that there is no change compared to the time of the external orientation element calculation S04. May be. In this case, it can be said that the calculation of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) performed for detecting the position variation 29 has reproducibility.

撮影位置変動検出部15による位置変動29の検出は、更に厳密に、外部標定要素算出S04時以降、測定対象物1の3次元計測S05のための撮影計測M02時を含めて、ステレオ撮影部11a〜11dが継続しておこなう連続動画撮影により得られるステレオ画像20a、20bの情報に基づいて、常時おこなうように設けるものとしてもよい。このように設けることで、外部標定要素算出S04時のステレオ撮影部11a〜11dの位置と姿勢とに、いかなる位置変動29(位置ずれ)も生じていないことを履歴を通して保証することができる。   More precisely, the detection of the position variation 29 by the photographing position variation detection unit 15 includes the stereo photographing unit 11a including the time of the external orientation element calculation S04 and the time of the photographing measurement M02 for the three-dimensional measurement S05 of the measurement object 1. It is good also as what is provided so that it may always perform based on the information of the stereo images 20a and 20b obtained by the continuous moving image photography which -11d performs continuously. By providing in this way, it is possible to guarantee through the history that no position variation 29 (positional deviation) has occurred in the positions and postures of the stereo photographing units 11a to 11d at the time of external orientation element calculation S04.

このようにステレオ撮影部11a〜11dが継続しておこなう動画撮影に基づいて位置変動29の検出をおこなう場合には、ステレオ画像20a、20b上における監視基準点の座標位置の変動の監視をおこなうように設けることができる他、監視基準点の移動の速度、あるいは移動の加速度の次元において監視基準点の位置変動29の有無の監視をおこなうように設けるものとしてもよい。このように設ける場合には、更に厳密に外部標定要素算出S04時からのステレオ撮影部11a〜11dの撮影位置の位置変動29の有無を履歴を通して監視することができる。   As described above, when the position variation 29 is detected based on the moving image photographing continuously performed by the stereo photographing units 11a to 11d, the variation of the coordinate position of the monitoring reference point on the stereo images 20a and 20b is monitored. In addition, it may be provided so as to monitor the presence or absence of the position fluctuation 29 of the monitoring reference point in the dimension of the movement speed of the monitoring reference point or the acceleration of the movement. In the case of providing in this way, the presence / absence of the position variation 29 of the photographing positions of the stereo photographing units 11a to 11d since the external orientation element calculation S04 can be monitored more strictly through the history.

撮影位置変動検出部15がおこなう位置変動29の有無の監視において、例えば、ステレオ撮影部11の支持部17に設けられた位置変動検出ターゲットマーク17aの位置変動29は検出されない一方で、床面基準マーク16b(床面シート16a)の位置変動29のみが検出される場合も想定される。この場合には、撮影位置変動検出部15は、位置変動29の定量的な検出のための外部標定計算を標定要素算出部13を用いておこなうようにしてもよい。例えば、位置変動29が生じたものと評価される監視基準点にのみ基づいて、即ち、この場合には、床面基準マーク16bにのみ基づいて、ステレオ撮影部11の外部標定をおこなってステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を算出するものとするとよい。   In the monitoring of the presence or absence of the position variation 29 performed by the photographing position variation detection unit 15, for example, the position variation 29 of the position variation detection target mark 17a provided on the support unit 17 of the stereo photographing unit 11 is not detected, but the floor reference It is also assumed that only the position variation 29 of the mark 16b (floor surface sheet 16a) is detected. In this case, the imaging position variation detection unit 15 may perform external orientation calculation for quantitative detection of the position variation 29 using the orientation element calculation unit 13. For example, the stereo photographing unit 11 is externally oriented based on only the monitoring reference point at which the position variation 29 is evaluated, that is, only on the floor reference mark 16b in this case, and the stereo photographing is performed. The external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of the unit 11 may be calculated.

続いて、撮影位置変動検出部15は、床面基準マーク16bの位置変動29が生じる前後での(外部標定要素算出S04時との)外部標定結果の比較をおこなうことで、ステレオ撮影部11の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の変動量(変位量、回転量)を定量的に算出するものとするとよい。このように設けると、撮影位置変動検出部15は、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の変動量(変位量、回転量)に基づいて、位置変動29が生じたものと評価される床面基準マーク16bの位置変動29を定量的に把握することができる。撮影位置変動検出部15は、このようにして把握した床面基準マーク16bの位置変動29の量に基づいて、簡易的に3次元計測座標系が有する床面基準マーク16bに係る計測座標情報の補正をおこなって3次元計測を継続するものとしてもよい。   Subsequently, the imaging position variation detection unit 15 compares the external orientation results (before and after the external orientation element calculation S04) before and after the occurrence of the position variation 29 of the floor reference mark 16b. It is preferable to quantitatively calculate the fluctuation amount (displacement amount, rotation amount) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ). When provided in this way, the photographing position fluctuation detection unit 15 generates the position fluctuation 29 based on the fluctuation amount (displacement amount, rotation amount) of the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ). It is possible to quantitatively grasp the positional variation 29 of the floor reference mark 16b that is evaluated to be the same. Based on the amount of the position variation 29 of the floor reference mark 16b grasped in this way, the imaging position variation detection unit 15 simply calculates measurement coordinate information related to the floor reference mark 16b included in the three-dimensional measurement coordinate system. Correction may be performed to continue the three-dimensional measurement.

あるいは、位置変動29が検出された監視基準点(例えば、床面基準マーク16b)にのみ基づいておこなわれる位置変動29の量の算出のための外部標定計算の結果は、撮影位置変動検出部15によって他の類似する計測座標情報の補正処理をおこなうために用いられるものとしてもよい。例えば、位置変動29が生じていないものと評価される残りの、即ち、位置変動29が生じたものと評価される監視基準点を除外した監視基準点(例えば、位置変動検出ターゲットマーク17a)のみに基づいておこなわれる外部標定計算を更におこなって両者を比較するものとしてもよい。この場合には、位置変動29が生じていないものと評価される監視基準点に基づく外部標定計算の結果と位置変動29が生じたものと評価される監視基準点に基づく外部標定計算の結果とを比較して位置変動29の量(変位量、回転量)を定量的に把握することができる。   Alternatively, the result of the external orientation calculation for calculating the amount of the position variation 29 performed based only on the monitoring reference point (for example, the floor reference mark 16b) from which the position variation 29 is detected is the imaging position variation detection unit 15. May be used for correcting other similar measurement coordinate information. For example, only the monitoring reference point (for example, the position variation detection target mark 17a) that excludes the remaining monitoring reference point evaluated that the position variation 29 has not occurred, that is, the position that the position variation 29 has occurred is excluded. It is good also as what further performs external orientation calculation performed based on this, and compares both. In this case, the result of the external orientation calculation based on the monitoring reference point evaluated that the position variation 29 has not occurred, and the result of the external orientation calculation based on the monitoring reference point evaluated that the position variation 29 has occurred Thus, the amount of the position variation 29 (displacement amount, rotation amount) can be grasped quantitatively.

図11を参照して、第1乃至第4の実施の形態の3次元計測システム10が備える3次元計測部14が有する背景除去部14bがおこなう背景9の除去について説明する。3次元計測部14が有する背景除去部14bは、ステレオ撮影部11a〜11dにより撮影された測定対象物1を撮影した一のステレオ画像27から測定対象物1を含まない背景9を撮影した他のステレオ画像28を差し引くことで、測定対象物1以外の背景9を除去A03するように設けるものとするとよい。   With reference to FIG. 11, the removal of the background 9 performed by the background removal unit 14b included in the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 according to the first to fourth embodiments will be described. The background removal unit 14b included in the three-dimensional measurement unit 14 captures the background 9 that does not include the measurement target 1 from one stereo image 27 obtained by capturing the measurement target 1 captured by the stereo imaging units 11a to 11d. By subtracting the stereo image 28, the background 9 other than the measurement object 1 may be provided to be removed A03.

前述の通り、検出処理限定空間設定部14aが設定した検出処理限定空間21内においても、ステレオ撮影部11によるステレオ画像20a、20bに、例えば、パーソナルコンピュータ(不図示)等の背景(ノイズ)9が含まれている場合もあり得る。背景(ノイズ)9は、対応点検出処理(ステレオマッチング処理)において大きな情報処理負担の原因となり得るものといえる。このため、前述の検出処理限定空間設定部14aがおこなう検出処理限定空間21の設定と平行して、背景除去部14bにより背景9の除去処理をおこなうものとするとよい。   As described above, even in the detection processing limited space 21 set by the detection processing limited space setting unit 14a, the stereo images 20a and 20b by the stereo photographing unit 11 are displayed on a background (noise) 9 such as a personal computer (not shown). May be included. The background (noise) 9 can be said to cause a large information processing burden in the corresponding point detection process (stereo matching process). For this reason, it is preferable that the background removal unit 14b performs the background 9 removal process in parallel with the setting of the detection process limited space 21 performed by the detection process limited space setting unit 14a.

この場合に、ステレオ撮影部11による撮影は、測定対象物1を撮影した一のステレオ画像27と、背景9を撮影した(測定対象物1を含まない)他のステレオ画像28とを得ることができるように行うとよい。また、背景除去部14bは、ステレオ画像20の各々の2次元平面空間上において、測定対象物1が撮影された一のステレオ画像27から背景9が撮影された他のステレオ画像28を差し引き演算する、差引演算部14b1を有するように設けるものとするとよい。   In this case, photographing by the stereo photographing unit 11 can obtain one stereo image 27 obtained by photographing the measurement object 1 and another stereo image 28 obtained by photographing the background 9 (not including the measurement object 1). It is good to do as much as you can. In addition, the background removing unit 14b performs a subtraction operation on one two-dimensional plane space of each stereo image 20 from one stereo image 27 obtained by photographing the measurement target 1, and another stereo image 28 obtained by photographing the background 9. The subtraction operation unit 14b1 may be provided.

背景除去部14bは、差引演算部14b1を用いて他のステレオ画像28に含まれる背景9の情報を測定対象物1が撮影された一のステレオ画像27から差し引くことで除去するように設けられている。背景除去部14bは、差引演算部14b1が差し引いて除去した背景9が占めていた画像部分を、例えば、前述の検出処理限定空間設定部14aが有する塗りつぶし部14a2と同様に単色で塗りつぶすものとするとよい。   The background removing unit 14b is provided so as to remove the information of the background 9 included in the other stereo image 28 by subtracting from the one stereo image 27 in which the measurement object 1 is photographed using the subtraction calculating unit 14b1. Yes. The background removal unit 14b is assumed to fill the image portion occupied by the background 9 subtracted and removed by the subtraction calculation unit 14b1 with a single color, for example, as with the painting unit 14a2 included in the detection processing limited space setting unit 14a. Good.

このように、3次元計測部14が背景除去部14bを有することで、ステレオマッチング処理の大きな負担となる背景9を積極的に除外するように設けることができる。このため、3次元計測システム10は、迅速かつ効率的に3次元計測をおこなうことができる。   As described above, since the three-dimensional measuring unit 14 includes the background removing unit 14b, it can be provided so as to positively exclude the background 9 that is a heavy burden of the stereo matching process. Therefore, the three-dimensional measurement system 10 can perform three-dimensional measurement quickly and efficiently.

図9に戻って、第1乃至第4の実施の形態の3次元計測システム10が備える3次元計測部14が有するステレオマッチング処理部14cがおこなうステレオマッチング処理について説明する。3次元計測部14は、前処理部14c1(図8参照)と詳細処理部14c2(図8参照)とを有するステレオマッチング処理部14cを有して設けるものとするとよい。また、ステレオマッチング処理部14cは、前処理部14c1でマッチング判定された詳細マッチング処理範囲21a内を処理対象として詳細処理部14c2で詳細マッチング処理A08をおこなうように設けるものとするとよい。   Returning to FIG. 9, stereo matching processing performed by the stereo matching processing unit 14 c included in the three-dimensional measurement unit 14 included in the three-dimensional measurement system 10 according to the first to fourth embodiments will be described. The three-dimensional measuring unit 14 may be provided with a stereo matching processing unit 14c having a preprocessing unit 14c1 (see FIG. 8) and a detailed processing unit 14c2 (see FIG. 8). Further, the stereo matching processing unit 14c may be provided so as to perform the detailed matching processing A08 in the detailed processing unit 14c2 with the detailed matching processing range 21a determined by the preprocessing unit 14c1 as a processing target.

ステレオマッチング処理部14cは、前処理部14c1がおこなう前処理マッチングA05でマッチング判定された詳細マッチング範囲内21aのみを処理対象として詳細処理部14c2による詳細マッチング処理A08をおこなうように設けられている。前処理マッチングA05では、例えば、OCM(方向符号マッチング)法等を用いた迅速かつ予備的におこなわれるステレオマッチング処理をおこなうように設けるとよい。一方で、詳細マッチング処理A08では、LSM(最小二乗マッチング)法等を用いた精度の高いステレオマッチング処理をおこなうものとするとよい。あるいは、前処理マッチングA05では、例えば、簡易迅速にステレオマッチング処理をおこなうように構成された残差逐次検定法(SSDA法)等を用いるものとしてもよい。一方で、詳細マッチング処理A08では、より綿密なステレオマッチング処理をおこなうように構成された任意の正規化相関法(NCM)を用いてステレオマッチング処理をおこなうものとしてもよい。   The stereo matching processing unit 14c is provided to perform the detailed matching processing A08 by the detailed processing unit 14c2 only for the processing within the detailed matching range 21a determined by the preprocessing matching A05 performed by the preprocessing unit 14c1. In the pre-processing matching A05, for example, a stereo matching process that is performed quickly and preliminarily using an OCM (direction code matching) method or the like may be performed. On the other hand, in the detailed matching process A08, it is preferable to perform a highly accurate stereo matching process using an LSM (least square matching) method or the like. Alternatively, in the preprocessing matching A05, for example, a residual sequential test method (SSDA method) configured to perform a stereo matching process simply and quickly may be used. On the other hand, in the detailed matching process A08, the stereo matching process may be performed using an arbitrary normalized correlation method (NCM) configured to perform a more detailed stereo matching process.

このように設けることにより、簡易迅速におこなうことができる第1のステレオマッチング法(例えば、OCM法)による前処理マッチングA05により、例えば、所定の閾値に基づく凸包線に包囲されて画成される詳細マッチング範囲21a内のみについて、より精度の高い、例えば、LSM法等による第2の詳細マッチング処理A08をおこなうことができる。このため、詳細マッチング処理A08の情報処理時間を抑制して、迅速かつ効率的な3次元計測をおこなうことができる。   By providing in this way, for example, the pre-processing matching A05 by the first stereo matching method (for example, OCM method) that can be performed simply and quickly is defined by being surrounded by a convex hull line based on a predetermined threshold value, for example. It is possible to perform the second detailed matching process A08 with higher accuracy, for example, by the LSM method or the like only within the detailed matching range 21a. For this reason, the information processing time of the detailed matching process A08 can be suppressed, and quick and efficient three-dimensional measurement can be performed.

なお、前処理マッチングA05によりマッチング判定されたマッチング点にも、誤検出点(ミスマッチング点)が含まれることがある。ここで、前述の検出処理限定空間設定部14aを用いて以前に設定A02した検出処理限定空間21よりも更に狭い新たな検出処理限定空間21を再度設定A07するものとしてもよい。この場合には、前処理マッチングA05の前後に2度(A02及びA07)、検出処理限定空間設定部14aによる検出処理限定空間21の設定が行われることとなる。この場合の前者A02の検出処理限定空間21は前処理マッチングA05に先立って、前処理マッチングA05におけるミスマッチングの発生を防止する効果を有する。また、後者A07の検出処理限定空間21の設定は、前処理マッチングA05で検出されたミスマッチング点を除去する効果を有する。このように複数回に渡って検出処理限定空間21の設定を行うものとしてもよい。   The matching points determined by the preprocessing matching A05 may include erroneous detection points (mismatching points). Here, a new detection processing limited space 21 that is narrower than the detection processing limited space 21 previously set A02 by using the detection processing limited space setting unit 14a may be set A07 again. In this case, the detection process limited space 21 is set by the detection process limited space setting unit 14a twice before and after the preprocessing matching A05 (A02 and A07). In this case, the detection processing limited space 21 of the former A02 has an effect of preventing the occurrence of mismatching in the preprocessing matching A05 prior to the preprocessing matching A05. In addition, the setting of the detection processing limited space 21 of the latter A07 has an effect of removing the mismatching points detected in the preprocessing matching A05. As described above, the detection processing limited space 21 may be set a plurality of times.

図12を参照して、本発明の第5の実施の形態に係る測定対象物を3次元計測する方法について説明する。本実施の形態の測定対象物1を3次元計測する方法は、測定対象物1の全体をカバーする基準体2の一部を構成する、3次元計測空間Rにおける複数の基準マーク4の3次元座標値g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離sの計測基準値g、sが予め把握された複数の基準マーク4を有するサブ基準体3を3次元計測空間R内に提供するステップ(S01)を備える。このため、3次元計測空間R内に取り扱いが容易で小型のサブ基準体3を搬入して設置することができる。   With reference to FIG. 12, a method for three-dimensionally measuring a measurement object according to the fifth embodiment of the present invention will be described. In the method for three-dimensional measurement of the measurement object 1 according to the present embodiment, the three-dimensional measurement of the plurality of reference marks 4 in the three-dimensional measurement space R that constitutes a part of the reference body 2 that covers the entire measurement object 1 Step of providing a sub-reference body 3 having a plurality of reference marks 4 in which the coordinate values g and / or the distances s between the plurality of reference marks 4 are known in advance in the three-dimensional measurement space R (S01). For this reason, it is easy to handle in the three-dimensional measurement space R, and the small sub-reference body 3 can be carried in and installed.

また、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像20a、20bを得るステップ(S02)を備える。このため、ステレオ撮影の外部標定をおこなうために用いるステレオ画像20a、20bを得ることができる。サブ基準体3をステレオ撮影してステレオ画像20a、20bを得るステップ(S02)は、測定対象物1の全体をカバーするように、サブ基準体3を複数積み重ねるステップ(S02a)(不図示)、サブ基準体3を架台7a、7bに載置するステップ(S02b)(不図示)、サブ基準体3を移動するステップ(S02c)(不図示)及び3次元計算空間Vに仮想サブ基準体モデル103iを付加するステップ(S02d)(不図示)の群から選ばれる、いずれか一以上のステップを含むものとしてもよい。   Further, the method includes a step (S02) of obtaining the stereo images 20a and 20b by stereo shooting the sub-reference body 3 from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space R. For this reason, the stereo images 20a and 20b used for performing the external orientation of stereo photography can be obtained. The step of obtaining the stereo images 20a and 20b by stereo shooting of the sub-reference body 3 (S02) is a step of stacking a plurality of sub-reference bodies 3 so as to cover the entire measurement object 1 (S02a) (not shown), A step (S02b) (not shown) for placing the sub reference body 3 on the gantry 7a, 7b, a step (S02c) (not shown) for moving the sub reference body 3 and the virtual sub reference body model 103i in the three-dimensional calculation space V One or more steps selected from the group of steps (S02d) (not shown) of adding may be included.

なお、サブ基準体3を複数積み重ねるステップ(S02a)(不図示)は、積み重ねられたサブ基準体3で測定対象物1の全体をカバーするように構成するものとするとよい。サブ基準体3を架台7a、7bに載置するステップ(S02b)(不図示)は、サブ基準体3を架台7a、7bに載置することで、複数の位置に配置された1つ以上のサブ基準体3で測定対象物1の全体をカバーするように構成するものとするとよい。サブ基準体3を移動するステップ(S02c)(不図示)は、サブ基準体3を移動することで、複数の位置に配置された1つ以上のサブ基準体3で測定対象物1の全体をカバーするように構成するものとするとよい。3次元計算空間Vに仮想サブ基準体モデル103iを付加するステップ(S02d)(不図示)は、3次元計測空間Rにおける1つ以上のサブ基準体3と、3次元計算空間Vにおいて付加される1つ以上の仮想サブ基準体モデル103iに対応する3次元計測空間Rにおける1つ以上の仮想サブ基準体3iとで、測定対象物1の全体をカバーするように構成するものとするとよい。   Note that the step of stacking a plurality of sub-reference bodies 3 (S02a) (not shown) may be configured to cover the entire measurement object 1 with the stacked sub-reference bodies 3. The step (S02b) (not shown) of placing the sub-reference body 3 on the gantry 7a, 7b includes placing one or more of the sub-reference body 3 on the gantry 7a, 7b. The sub reference body 3 may be configured to cover the entire measurement object 1. The step (S02c) (not shown) of moving the sub reference body 3 moves the sub reference body 3 so that the entire measurement object 1 is moved by one or more sub reference bodies 3 arranged at a plurality of positions. It is good to comprise so that it may cover. The step (S02d) (not shown) of adding the virtual sub reference body model 103i to the three-dimensional calculation space V is added to one or more sub reference bodies 3 in the three-dimensional measurement space R and the three-dimensional calculation space V. The entire measurement object 1 may be covered with one or more virtual sub-reference bodies 3i in the three-dimensional measurement space R corresponding to one or more virtual sub-reference body models 103i.

また、ステレオ撮影して得たステレオ画像20に基づくサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)gの撮影測定値f及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sの撮影測定値mと、予め把握されたサブ基準体3が有する複数の基準マーク4の3次元座標値(基準計測値)g及び/又は複数の基準マーク4の相互間距離(基準計測値)sとを含む、基準体2の3次元数値解析モデルである基準体モデル102を3次元計算空間V中に一体として画成するステップ(S03)を備える。このため、基準計測値g、sと撮影測定値f、mとの情報を含む基準体モデル102を3次元計算空間Vに一体として画成することができる。   In addition, the captured measurement values f of the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 included in the sub-reference body 3 based on the stereo image 20 obtained by stereo shooting and / or the plurality of reference marks 4 are mutually connected. The photographing measurement value m of the inter-distance (reference measurement value) s, the three-dimensional coordinate values (reference measurement values) g of the plurality of reference marks 4 held by the sub-reference body 3 and / or the plurality of reference marks 4 A step (S03) of defining a reference body model 102, which is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body 2, including the mutual distance (reference measurement value) s, in the three-dimensional calculation space V as a unit. For this reason, the reference body model 102 including information on the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m can be integrally defined in the three-dimensional calculation space V.

また、画成するステップ(S03)で画成された基準体モデル102を用いてステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を外部標定法により算出するステップ(S04)を備える。このため、基準体モデル102が有する情報に基づいて、ステレオ撮影の外部標定をおこなうことができる。   Further, the step of calculating the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) for stereo shooting by the external orientation method using the reference body model 102 defined in the defining step (S03) ( S04). For this reason, external orientation for stereo photography can be performed based on information included in the reference body model 102.

また、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)が算出されたステレオ撮影により測定対象物1を撮影して測定対象物1を3次元計測するステップ(S05)を備える。なお、3次元計測空間Rは、サブ基準体3及び測定対象物1を現実に設置して3次元計測をおこなう実空間Rであり、3次元計算空間Vは、3次元計測空間Rに対応する、ステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)の外部標定法による算出をおこなうための仮想空間Vである。このため、外部標定がなされたステレオ撮影により測定対象物1を精度良く3次元計測することができる。   In addition, the method includes a step (S05) of photographing the measurement object 1 by stereo photography in which the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) are calculated and measuring the measurement object 1 three-dimensionally. The three-dimensional measurement space R is a real space R in which the sub-reference body 3 and the measurement object 1 are actually installed to perform three-dimensional measurement, and the three-dimensional calculation space V corresponds to the three-dimensional measurement space R. This is a virtual space V for calculating the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of stereo photography by the external orientation method. For this reason, the measurement object 1 can be three-dimensionally measured with high accuracy by stereo shooting with external orientation.

このため、本実施の形態の測定対象物を3次元計測する方法は、基準体2の一部を構成する、即ち、基準体2よりも小型のサブ基準体3をステレオ撮影して得たステレオ画像20並びにサブ基準体3を予め基準計測して得た基準計測値g、sに基づいて外部標定をおこなうことができる。また、3次元計測空間Rにおいて測定対象物1の全体をカバーする基準体2に対応し、3次元計算空間Vにおいて空間前方交会法の共面条件に従う、サブ基準体3の撮影測定値f、mの情報と基準計測値g、sの情報とを含む、一の数値解析モデルである基準体モデル102を3次元計算空間Vに一体として画成することができる。また、基準体モデル102を用いてステレオ撮影を精度良く外部標定して測定対象物1の3次元計測を精度良くおこなうことができる。このため、取り扱いの容易な小型のサブ基準体3を備える3次元計測システム10を小型に設けることができる。   For this reason, the method for three-dimensional measurement of the measurement object according to the present embodiment is a stereo that forms part of the reference body 2, that is, a stereo image obtained by taking a sub-reference body 3 smaller than the reference body 2. External orientation can be performed based on the reference measurement values g and s obtained by performing the reference measurement on the image 20 and the sub-reference body 3 in advance. In addition, the photographing measurement value f of the sub-reference body 3 corresponding to the reference body 2 covering the entire measurement object 1 in the three-dimensional measurement space R and following the coplanar condition of the spatial forward intersection method in the three-dimensional calculation space V, A reference body model 102 that is one numerical analysis model including information on m and information on reference measurement values g and s can be integrally defined in the three-dimensional calculation space V. In addition, stereo imaging can be accurately externally determined using the reference body model 102, and the three-dimensional measurement of the measurement object 1 can be performed with high accuracy. For this reason, the three-dimensional measurement system 10 including the small sub-reference body 3 that is easy to handle can be provided in a small size.

図13を参照して、第5の実施の形態の測定対象物を3次元計測する方法における、3次元計測をセットアップする方法の詳細について説明する。3次元計測をセットアップする方法は、前述のサブ基準体3をステレオ撮影してステレオ画像20を得るステップS02に相当する、サブ基準体3を撮影するステップU01を備える。このため、ステレオ撮影の外部標定をおこなうために用いるステレオ画像20を得ることができる。   With reference to FIG. 13, details of a method for setting up three-dimensional measurement in the method for three-dimensionally measuring a measurement object according to the fifth embodiment will be described. The method for setting up the three-dimensional measurement includes a step U01 of photographing the sub reference body 3 corresponding to step S02 in which the above-mentioned sub reference body 3 is photographed in stereo to obtain the stereo image 20. For this reason, the stereo image 20 used for performing the external orientation of stereo imaging | photography can be obtained.

また、3次元計測をセットアップする方法は、前述の基準体モデル102を3次元計算空間V中に一体として画成するステップS03に相当する、基準体モデル102を一体として画成するステップU02を備える。このため、基準計測値g、sと撮影測定値f、mとの情報を含む基準体モデル102を3次元計算空間Vに一体として画成することができる。   Further, the method for setting up the three-dimensional measurement includes a step U02 for defining the reference body model 102 as a unit, corresponding to step S03 for defining the reference body model 102 as a unit in the three-dimensional calculation space V. . For this reason, the reference body model 102 including information on the reference measurement values g and s and the photographing measurement values f and m can be integrally defined in the three-dimensional calculation space V.

また、3次元計測をセットアップする方法は、前述のステレオ撮影の外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を外部標定法により算出するステップS04に相当する、外部標定をおこなうステップU03a(不図示)を備える。また、3次元計測をセットアップする方法は、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)をバンドル調整(光束調整)して標定誤差の少ない外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)を得るステップU03b(不図示)を備えるものとしてもよい。この場合には、基準体モデル102が有する基準計測値g、sと撮影測定値f、mとの情報並びに幾何学条件に基づく拘束条件の情報に基づいて、精度良くステレオ撮影のバンドル調整をおこなうことができる。   The method for setting up three-dimensional measurement is external orientation corresponding to step S04 in which the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) of stereo photography described above are calculated by the external orientation method. Step U03a (not shown) is provided. In addition, a method for setting up three-dimensional measurement is performed by bundle adjustment (light flux adjustment) of external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) to reduce external orientation elements (x, y, z). ) Step U03b (not shown) for obtaining (ω, φ, κ) may be provided. In this case, the bundle adjustment for stereo shooting is accurately performed based on the information of the reference measurement values g and s and the shooting measurement values f and m of the reference body model 102 and the constraint condition information based on the geometric condition. be able to.

また、3次元計測をセットアップする方法は、3次元計測空間Rにおいてサブ基準体3及び/又は測定対象物1を設置する床面16に設けられた床面基準マーク16bをステレオ撮影して、3次元計算空間Vに画成された基準体モデル102に床面情報(計測基準面)106(図1参照)を追加するステップU04を備えるものとしてもよい。この場合には、基準体モデル102は測定対象物1の3次元計測の計測基準面として用いる基準平面106の情報を有することができる。   Further, a method for setting up three-dimensional measurement is performed by stereo-photographing the floor reference mark 16b provided on the floor 16 on which the sub-reference body 3 and / or the measurement object 1 is installed in the three-dimensional measurement space R. Step U04 for adding floor surface information (measurement reference surface) 106 (see FIG. 1) to the reference body model 102 defined in the dimensional calculation space V may be provided. In this case, the reference body model 102 can have information on the reference plane 106 used as a measurement reference plane for three-dimensional measurement of the measurement object 1.

また、3次元計測をセットアップする方法は、3次元計測の計測座標系を、前述の基準体モデル102に床面情報(計測基準面)106を追加するステップU04において追加した基準平面(計測基準面)106上に原点を有する、床面16(計測基準面106)を基準平面とする計測座標系に変換するステップ(U05)を備えるものとしてもよい。この場合には、3次元計測空間Rにおける床面16に対応する基準平面106上に原点を有する正規化された3次元計測座標系により3次元計測をおこなうことができるから、3次元計測情報の情報価値を更に高めることができる。   In addition, the method for setting up three-dimensional measurement includes a reference plane (measurement reference plane) added in step U04 in which a floor coordinate (measurement reference plane) 106 is added to the above-described reference body model 102 as a measurement coordinate system for three-dimensional measurement. ) A step (U05) having an origin on 106 and converting it to a measurement coordinate system having the floor 16 (measurement reference plane 106) as a reference plane may be provided. In this case, since the three-dimensional measurement can be performed by the normalized three-dimensional measurement coordinate system having the origin on the reference plane 106 corresponding to the floor 16 in the three-dimensional measurement space R, the three-dimensional measurement information Information value can be further increased.

また、3次元計測をセットアップする方法は、3次元計測空間Rに設けられた位置変動検出ターゲットマーク17a(図5参照)及び/又は床面基準マーク16b(図5参照)を外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)算出時S04及び位置変動検出時U06にステレオ撮影するステップU06a(不図示)と、ステレオ撮影するステップU06aでステレオ撮影された位置変動検出ターゲットマーク17a及び/又は床面基準マーク16bのステレオ画像20a、20b上の位置変動29を検出してステレオ撮影の位置変動29を検出するステップU06b(不図示)とを備えるものとしてもよい。なお、ステレオ撮影の位置変動29を検出するステップU06は、位置変動検出ターゲットマーク17a及び/又は床面基準マーク16bに基づいてステレオ撮影の外部標定をおこなうステップU06b1(不図示)を有するものとしてもよい。この場合には、外部標定要素(x,y,z)(ω,φ,κ)算出時S04と位置変動検出時U06とで外部標定S04されたステレオ撮影に位置変動29が生じていないことを確認することができる。   Further, a method for setting up three-dimensional measurement is performed by using a position variation detection target mark 17a (see FIG. 5) and / or a floor reference mark 16b (see FIG. 5) provided in the three-dimensional measurement space R as an external orientation element (x , Y, z) (ω, φ, κ) calculation step S04 and position change detection time U06, a step U06a (not shown) for stereo shooting, and a position change detection target mark 17a stereo-shot in step U06a for stereo shooting, Step U06b (not shown) for detecting the position fluctuation 29 of the stereo shooting by detecting the position fluctuation 29 of the floor reference mark 16b on the stereo images 20a and 20b may be provided. Note that the step U06 for detecting the position change 29 in stereo shooting may include the step U06b1 (not shown) for performing external orientation for stereo shooting based on the position change detection target mark 17a and / or the floor reference mark 16b. Good. In this case, it is confirmed that the position variation 29 does not occur in the stereo shooting that is subjected to the external orientation S04 at the time of calculating the external orientation elements (x, y, z) (ω, φ, κ) S04 and the position variation detection time U06. Can be confirmed.

図14を参照して、第5の実施の形態の測定対象物を3次元計測する方法の詳細について説明する。3次元計測する方法は、前述の3次元計測をセットアップする方法における、ステレオ撮影の位置変動29を検出するステップU06に相当する、ステレオ撮影の位置変動29を検出するステップM01を備えるものとするとよい。この場合に、ステレオ撮影の位置変動29が検出された場合には、前述の3次元計測をセットアップする方法(図13参照)により再度セットアップをやり直すものとするとよい。ステレオ撮影の位置変動29が検出されなかった場合には、続く測定対象物1を3次元計測するステップM02をおこなうものとするとよい。   With reference to FIG. 14, the details of the method for three-dimensionally measuring the measurement object of the fifth embodiment will be described. The three-dimensional measurement method may include a step M01 of detecting the stereo photographing position fluctuation 29 corresponding to the step U06 of detecting the stereo photographing position fluctuation 29 in the above-described method of setting up the three-dimensional measurement. . In this case, when the position change 29 in stereo shooting is detected, the setup may be performed again by the above-described method for setting up three-dimensional measurement (see FIG. 13). When the position change 29 of the stereo shooting is not detected, it is preferable to perform Step M02 for measuring the subsequent measurement object 1 three-dimensionally.

3次元計測する方法は、前述の測定対象物1を3次元計測するステップS05(図12参照)に相当する、測定対象物1を3次元計測するステップM02を備える。このため、外部標定がなされたステレオ撮影により測定対象物1を精度良く3次元計測することができる。3次元計測M02後には、更に連続計測(連続撮影)が必要であるか否かを判断するステップM03を備えるものとしてもよい。連続計測が必要であると判断された場合には、3次元計測するステップM02に戻って3次元計測を繰り返すものとするとよい。例えば、何らかの原因により3次元計測が失敗したものと判断される場合や、多くの人の体型を連続して3次元計測する場合には、連続計測をおこなうものと判断するとよい。連続計測が必要でないと判断された場合には、3次元計測を終了するものとするとよい。   The three-dimensional measurement method includes a step M02 of measuring the measurement object 1 three-dimensionally, which corresponds to step S05 (see FIG. 12) of measuring the measurement object 1 three-dimensionally. For this reason, the measurement object 1 can be three-dimensionally measured with high accuracy by stereo shooting with external orientation. After the three-dimensional measurement M02, a step M03 for determining whether or not continuous measurement (continuous shooting) is necessary may be provided. If it is determined that continuous measurement is necessary, it is preferable to return to step M02 for three-dimensional measurement and repeat the three-dimensional measurement. For example, when it is determined that the three-dimensional measurement has failed for some reason, or when many people's body shapes are continuously three-dimensionally measured, it may be determined that continuous measurement is to be performed. When it is determined that continuous measurement is not necessary, the three-dimensional measurement is preferably terminated.

図15を参照して、第5の実施の形態の測定対象物を3次元計測する方法における、ステレオマッチング処理(対応点検出処理)方法の詳細について説明する。ステレオマッチング処理方法は、前述の測定対象物1を3次元計測するステップS05(図12参照)で得られるステレオ画像20a、20bを取得するステップA01を備えるものとするとよい。例えば、ステレオ撮影が4台(4ユニット)のステレオ撮影部11によりおこなわれる場合には、合計4組8枚のステレオ画像20a、20bを得ることができる。   With reference to FIG. 15, the details of the stereo matching processing (corresponding point detection processing) method in the method for three-dimensionally measuring the measurement object of the fifth embodiment will be described. The stereo matching processing method may include step A01 for obtaining stereo images 20a and 20b obtained in step S05 (see FIG. 12) for three-dimensional measurement of the measurement object 1. For example, when stereo photographing is performed by four (4 units) stereo photographing units 11, a total of four sets of eight stereo images 20a and 20b can be obtained.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、情報処理対象とする空間を所定の検出処理限定空間21内に限定して検出処理限定空間21以外の部分22を除去する、空間限定による背景除去をおこなうステップA02を備えるものとするとよい。この場合には、検出処理限定空間21以外の部分22の背景の情報を除去してステレオマッチング処理の処理時間を短縮することができる。なお、空間限定による背景除去をおこなうステップA02は、検出処理限定空間21をステレオ画像20a、20bの2次元平面上に逆投影するステップA02a(不図示)と、検出処理限定空間21以外の部分22を単色で塗りつぶすステップA02b(不図示)とを更に有するものとしてもよい。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment limits the space to be processed as an information processing target within the predetermined detection processing limited space 21 and removes the portion 22 other than the detection processing limited space 21. It is good to have step A02 which performs. In this case, the processing time of the stereo matching process can be shortened by removing the background information of the portion 22 other than the detection process limited space 21. In step A02 for performing background removal by space limitation, step A02a (not shown) for back-projecting the detection processing limited space 21 onto the two-dimensional plane of the stereo images 20a and 20b and a portion 22 other than the detection processing limited space 21 are performed. Step A02b (not shown) for painting with a single color.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、測定対象物1が撮影された一のステレオ画像27から測定対象物1を含まない背景9が撮影された他のステレオ画像28を差し引くことで測定対象物1の背景9を除去するステップを備えるものとしてもよい(A03)。なお、背景(ノイズ)9の除去は、続いて詳述するように、背景(ノイズ)9をステレオ画像20の2次元平面上に逆投影A04すると共に、逆投影A04された2次元平面のステレオ画像20上において、背景(ノイズ)9を単色で塗りつぶすことでおこなうものとしてもよい。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment performs measurement by subtracting another stereo image 28 in which the background 9 not including the measurement object 1 is captured from one stereo image 27 in which the measurement object 1 is captured. A step of removing the background 9 of the object 1 may be provided (A03). The background (noise) 9 is removed, as will be described in detail below, by back-projecting the background (noise) 9 onto the two-dimensional plane of the stereo image 20 and the stereo of the back-projected A04 two-dimensional plane. On the image 20, the background (noise) 9 may be filled with a single color.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、3次元計測された測定対象物1の情報を含む3次元計算空間Vの情報をステレオ画像20a、20b上の2次元平面に逆投影するステップA04を備えるものとするとよい。この場合には、測定対象物1の3次元計測結果を含む3次元情報をステレオ画像20a、20b上の2次元平面に逆投影して効率良く情報処理をおこなうことができる。   Further, in the stereo matching processing method of the present embodiment, the information in the three-dimensional calculation space V including the information of the measurement object 1 measured three-dimensionally is back-projected onto the two-dimensional plane on the stereo images 20a and 20b. It is good to have. In this case, three-dimensional information including the three-dimensional measurement result of the measurement object 1 can be back-projected onto a two-dimensional plane on the stereo images 20a and 20b to efficiently perform information processing.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、第1のマッチング処理によりステレオマッチング処理をおこなう、前処理マッチングをおこなうステップA05を備えるものとするとよい。第1のマッチング処理は、例えば、OCM法等の比較的簡易迅速にマッチング処理をおこなうことができるステレオマッチング処理方法とするとよい。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment may include step A05 for performing pre-matching by performing stereo matching processing by the first matching processing. The first matching processing may be a stereo matching processing method that can perform matching processing relatively easily and quickly, such as an OCM method.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、前処理マッチングA05でマッチング判定された範囲を詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21aに指定するステップA06を備えるものとするとよい。この場合には、続いて詳述する詳細マッチング処理A08をおこなう範囲を詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21a内に限定することができる。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment may include step A06 that designates the range determined by the preprocessing matching A05 as the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a. In this case, the range in which the detailed matching processing A08 described in detail below is performed can be limited to the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、検出処理限定空間21を設定して前処理マッチングA05で誤検出された誤対応点(ミスマッチング点)を除去するステップA07を備えるものとしてもよい。ミスマッチング点を除去するステップA07における検出処理限定空間21の設定は、典型的には、前述の空間限定による背景除去をおこなうステップA02で設定した検出処理限定空間21よりも更に狭い空間に検出処理限定空間21を再設定することにより、ミスマッチング点を含む詳細マッチング処理範囲21aよりも狭い範囲内に検出処理限定空間21の再設定を行うものである。このように設けることにより、前処理マッチングA05で誤検出されたミスマッチング点を除去することができる。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment may include a step A07 that sets the detection processing limited space 21 and removes miscorresponding points (mismatching points) erroneously detected in the preprocessing matching A05. . The setting of the detection process limited space 21 in step A07 for removing mismatching points is typically performed in a narrower space than the detection process limited space 21 set in step A02 for performing background removal by the above-described space limitation. By resetting the limited space 21, the detection process limited space 21 is reset within a range narrower than the detailed matching processing range 21a including the mismatching points. By providing in this way, it is possible to remove a mismatching point erroneously detected in the preprocessing matching A05.

なお、空間限定によりミスマッチング点を除去するステップA07は、前述の空間限定による背景を除去するステップA02と同様に、検出処理限定空間21をステレオ画像20a、20bの2次元平面上に逆投影するステップA07a(不図示)と、検出処理限定空間21以外の部分22を単色で塗りつぶすステップA07b(不図示)とを更に有するものとしてもよい。また、他の実施の形態では、ステレオマッチング処理方法は、前述の空間限定により背景を除去するステップA02又は空間限定によりミスマッチング点を除去するステップA07のいずれか一方のみを備えるものとしてもよい。あるいは、空間限定によりミスマッチング点を除去するステップを詳細マッチング処理A08の後に行うことにより、詳細マッチング処理A08後のミスマッチング点を除去するものとしてもよい。   Note that step A07 for removing mismatching points by space limitation projects back the detection processing limited space 21 onto the two-dimensional planes of the stereo images 20a and 20b, similarly to step A02 for removing the background due to space limitation. Step A07a (not shown) and step A07b (not shown) for painting the portion 22 other than the detection processing limited space 21 with a single color may be further included. In another embodiment, the stereo matching processing method may include only one of the above-described step A02 for removing the background by space limitation or step A07 for removing the mismatching point by space limitation. Or it is good also as what removes the mismatching point after detailed matching processing A08 by performing the step which removes mismatching point by space limitation after detailed matching processing A08.

また、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、第1のマッチング処理におけるマッチング範囲として指定A06された詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)21a内を情報処理対象として第2のマッチング処理をおこなうステップA08を備えるものとするとよい。第2のマッチング処理は、例えば、LSM法(最小二乗マッチング法)等の比較的高精度にマッチング処理をおこなうことができるステレオマッチング処理方法とするとよい。この場合には、本実施の形態のステレオマッチング処理方法は、迅速かつ高精度にステレオマッチング処理をおこなうことができる。   In addition, the stereo matching processing method of the present embodiment performs the second matching process using the detailed matching processing range (detailed detection processing limited space) 21a designated as the matching range A06 as the information processing target in the first matching process. It is good to have step A08 to perform. The second matching process may be a stereo matching processing method that can perform the matching process with relatively high accuracy, such as an LSM method (least square matching method). In this case, the stereo matching processing method of the present embodiment can perform stereo matching processing quickly and with high accuracy.

1 測定対象物
2 基準体
2i 仮想基準体
3 サブ基準体
3a 第1のサブ基準体
3b 第2のサブ基準体
3c 第3のサブ基準体
3i 仮想サブ基準体
4 基準マーク(カラーコードターゲット)
4i 仮想基準マーク
7 架台
7a 第1の架台
7b 第2の架台
8 ガイド部(ガイドポスト/ブシュ−)
9 背景
10 3次元計測システム
11 ステレオ撮影部
11a 第1のステレオ撮影部
11b 第2のステレオ撮影部
11c 第3のステレオ撮影部
11d 第4のステレオ撮影部
11e 撮影同期部
12 基準体情報画成部
13 標定要素算出部
14 3次元計測部
14a 検出処理限定空間設定部
14a1 逆投影部
14a2 塗りつぶし処理部
14b 背景除去部
14b1 差引演算部
14c ステレオマッチング処理部
14c1 前処理部
14c2 詳細処理部
15 撮影位置変動検出部
16 床面
16a 床面シート
16b 床面基準マーク
17 支持部
17a 位置変動検出ターゲットマーク
17b 分枝部(突出部)
18 制御部(中央演算装置CPU)
20 ステレオ画像
20a 第1のステレオ画像
20b 第2のステレオ画像
21 検出処理限定空間
21a 詳細マッチング処理範囲(詳細検出処理限定空間)
22 検出処理限定空間外の部分(除去部分)
27 一のステレオ画像(連続撮影)
28 他のステレオ画像(連続撮影)
29 位置変動
102 基準体モデル
102i 仮想基準体モデル
103 サブ基準体モデル
103a 第1のサブ基準体モデル
103b 第2のサブ基準体モデル
103c 第3のサブ基準体モデル
103i 仮想サブ基準体モデル
104 標定点
105 頂点(ノード)
106 基準平面
110 基準値(基準計測値)
200 従来の基準体
204 基準マーク(従来の基準体)
c 焦点距離
E 標定誤差(外部標定時)
E’’’ 標定誤差(バンドル調整1回目)
E’’ 標定誤差(バンドル調整2回目)
E’ 標定誤差(バンドル調整1回目)
f 撮影測定値(基準マークの3次元座標値)
fi 仮想付与値(仮想基準マークの3次元座標値)
f’’’ 標定点の3次元座標値(バンドル調整1回目)
f’’ 標定点の3次元座標値(バンドル調整2回目)
f’ 標定点の3次元座標値(バンドル調整3回目)
g 基準マークの3次元座標値(基準計測値)
gi 仮想基準マークの3次元座標値(仮想定義値)
l 基線長
m 撮影測定値(基準マークの相互間距離)
mi 仮想付与値(仮想基準マークの相互間距離)
m’’’ 標定点の相互間距離(バンドル調整1回目)
m’’ 標定点の相互間距離(バンドル調整2回目)
m’ 標定点の相互間距離(バンドル調整3回目)
第1の後側主点(像側主点)
第2の後側主点(像側主点)
P 測定対象点の3次元座標値(前方交会点)
第1のステレオ画像上の座標値
第2のステレオ画像上の座標値
R 3次元計測空間(実空間)
s 基準マークの相互間距離(基準計測値)
si 仮想基準マークの相互間距離(仮想定義値)
V 3次元計算空間(仮想空間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object 2 Reference body 2i Virtual reference body 3 Sub reference body 3a First sub reference body 3b Second sub reference body 3c Third sub reference body 3i Virtual sub reference body 4 Reference mark (color code target)
4i virtual reference mark 7 frame 7a first frame 7b second frame 8 guide part (guide post / bush)
9 Background 10 Three-dimensional measurement system 11 Stereo shooting unit 11a First stereo shooting unit 11b Second stereo shooting unit 11c Third stereo shooting unit 11d Fourth stereo shooting unit 11e Shooting synchronization unit 12 Reference body information defining unit 13 Orientation element calculation unit 14 3D measurement unit 14a Detection processing limited space setting unit 14a1 Back projection unit 14a2 Fill processing unit 14b Background removal unit 14b1 Subtraction operation unit 14c Stereo matching processing unit 14c1 Preprocessing unit 14c2 Detailed processing unit 15 Shooting position variation Detector 16 Floor 16a Floor sheet 16b Floor reference mark 17 Support 17a Position variation detection target mark 17b Branch (protrusion)
18 Control unit (central processing unit CPU)
20 Stereo image 20a First stereo image 20b Second stereo image 21 Detection processing limited space 21a Detailed matching processing range (Detailed detection processing limited space)
22 Parts outside the detection process limited space (removed parts)
27 One stereo image (continuous shooting)
28 Other stereo images (continuous shooting)
29 Position variation 102 Reference body model 102i Virtual reference body model 103 Sub reference body model 103a First sub reference body model 103b Second sub reference body model 103c Third sub reference body model 103i Virtual sub reference body model 104 Ground control point 105 vertex
106 Reference plane 110 Reference value (reference measurement value)
200 Conventional reference body 204 Reference mark (conventional reference body)
c Focal length E Orientation error (at the time of external orientation)
E '''Orientation error (1st bundle adjustment)
E '' Orientation error (second bundle adjustment)
E 'Orientation error (first bundle adjustment)
f Measurement value (three-dimensional coordinate value of the reference mark)
fi Virtual addition value (three-dimensional coordinate value of virtual reference mark)
f '''Three-dimensional coordinate value of the ground control point (first bundle adjustment)
f '' Three-dimensional coordinate value of the orientation point (second bundle adjustment)
f 'Three-dimensional coordinate value of the control point (bundle adjustment third time)
g Three-dimensional coordinate value of the reference mark (reference measurement value)
gi Three-dimensional coordinate value of virtual reference mark (virtual definition value)
l Baseline length m Photographed measurement value (distance between reference marks)
mi Virtually assigned value (distance between virtual reference marks)
m ″ ′ Distance between ground control points (first bundle adjustment)
m '' Distance between ground control points (second bundle adjustment)
m 'Distance between ground control points (3rd bundle adjustment)
O 1 first rear principal point (image side principal point)
O 2 second rear principal point (image side principal point)
P 3D coordinate value of the measurement target point (forward intersection)
p 1 coordinate value on the first stereo image p 2 coordinate value R on the second stereo image R three-dimensional measurement space (real space)
s Distance between reference marks (reference measurement value)
si Distance between virtual reference marks (virtual definition value)
V 3D calculation space (virtual space)

Claims (16)

3次元計測空間において測定対象物を複数方向から撮影してステレオ画像を得るステレオ撮影部と;
前記測定対象物の全体をカバーする基準体の一部を構成し、前記3次元計測空間における複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値が予め把握された前記複数の基準マークを有するサブ基準体と;
前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記基準体の3次元数値解析モデルである基準体モデルを3次元計算空間中に一体として画成する基準体情報画成部と;
前記基準体情報画成部により画成された前記基準体モデルを用いて前記ステレオ撮影部の外部標定要素を算出する標定要素算出部と;
前記標定要素算出部が算出した前記外部標定要素により定位された前記ステレオ撮影部により撮影される前記測定対象物のステレオ画像から前記測定対象物の3次元計測をおこなう3次元計測部とを備え;
前記3次元計測空間は、前記サブ基準体及び前記測定対象物を現実に設置して前記3次元計測をおこなう実空間であり;
前記3次元計算空間は、前記3次元計測空間に対応する、前記標定要素算出部が前記ステレオ撮影部の外部標定要素の算出をおこなうための仮想空間である;
3次元計測システム。
A stereo photographing unit for photographing a measurement object from a plurality of directions in a three-dimensional measurement space to obtain a stereo image;
A part of a reference body that covers the entire measurement object is configured, and a three-dimensional coordinate value of a plurality of reference marks in the three-dimensional measurement space and / or a reference measurement value of a distance between the plurality of reference marks is provided. A sub-reference body having the plurality of reference marks previously grasped;
A three-dimensional coordinate value of the plurality of reference marks of the sub-reference body based on the stereo image obtained by photographing with the stereo photographing unit and / or a photographing measurement value of a distance between the plurality of reference marks; A reference that is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body, including three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks of the sub-reference body and / or reference measurement values of distances between the plurality of reference marks, A reference body information defining unit that integrally defines a body model in a three-dimensional calculation space;
An orientation element calculating unit that calculates an external orientation element of the stereo photographing unit using the reference body model defined by the reference body information defining unit;
A three-dimensional measurement unit that performs three-dimensional measurement of the measurement object from a stereo image of the measurement object imaged by the stereo imaging unit localized by the external orientation element calculated by the orientation element calculation unit;
The three-dimensional measurement space is a real space in which the three-dimensional measurement is performed by actually setting the sub-reference body and the measurement object;
The three-dimensional calculation space is a virtual space corresponding to the three-dimensional measurement space for the orientation element calculation unit to calculate an external orientation element of the stereo imaging unit;
3D measurement system.
前記ステレオ撮影部は、前記3次元計測空間において前記測定対象物を取り囲むように複数配置され、前記複数のステレオ撮影部は同時に前記測定対象物を撮影するように構成された、請求項1に記載の3次元計測システム。   The stereo imaging unit is arranged in a plurality so as to surround the measurement object in the three-dimensional measurement space, and the plurality of stereo imaging units are configured to simultaneously image the measurement object. 3D measurement system. 前記基準体情報画成部は:
前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記サブ基準体の3次元数値解析モデルであるサブ基準体モデルを前記3次元計算空間中に画成するように構成され;
前記3次元計測空間中の前記測定対象物の一部をカバーするように想定された仮想サブ基準体が有するものと定義された複数の仮想基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の仮想基準マークの相互間距離の仮想付与値を含む、前記仮想サブ基準体の3次元数値解析モデルである仮想サブ基準体モデルを前記3次元計算空間中に画成するように構成され;
前記サブ基準体モデルと前記仮想サブ基準体モデルとを含む、前記3次元計測空間において前記測定対象物の全体をカバーするように想定された前記基準体である仮想基準体に対応する、前記仮想基準体の3次元数値解析モデルである仮想基準体モデルを前記基準体モデルとして前記3次元計算空間中に一体として画成するように構成された;
請求項1又は請求項2に記載の3次元計測システム。
The reference body information defining unit is:
A three-dimensional coordinate value of the plurality of reference marks of the sub-reference body based on the stereo image obtained by photographing with the stereo photographing unit and / or a photographing measurement value of a distance between the plurality of reference marks; It is a three-dimensional numerical analysis model of the sub-reference body, including three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks of the sub-reference body and / or reference measurement values of the distances between the plurality of reference marks. Configured to define a sub-reference body model in the three-dimensional calculation space;
Three-dimensional coordinate values of a plurality of virtual reference marks defined as having a virtual sub-reference body assumed to cover a part of the measurement object in the three-dimensional measurement space and / or the plurality of virtual A virtual sub-reference body model, which is a three-dimensional numerical analysis model of the virtual sub-reference body, including a virtual assignment value of a distance between reference marks is defined in the three-dimensional calculation space;
The virtual corresponding to the virtual reference body that is the reference body assumed to cover the entire measurement object in the three-dimensional measurement space, including the sub-reference body model and the virtual sub-reference body model. A virtual reference body model, which is a three-dimensional numerical analysis model of a reference body, is configured to be integrally defined in the three-dimensional calculation space as the reference body model;
The three-dimensional measurement system according to claim 1 or 2.
前記標定要素算出部は、前記基準体情報画成部が画成した前記一体の基準体モデルが含む、前記予め把握された前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値を基準値として前記ステレオ撮影部で撮影して得た前記ステレオ画像に基づく前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値をバンドル調整をおこなって調整し、前記基準値と前記撮影測定値との間の誤差の少ない前記外部標定要素を算出するように構成された、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の3次元計測システム。   The orientation element calculation unit includes a three-dimensional coordinate value of the plurality of reference marks included in the sub-reference body, which is grasped in advance, included in the integrated reference body model defined by the reference body information definition unit, and / or Alternatively, the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks included in the sub-reference body based on the stereo image obtained by photographing with the stereo photographing unit using a reference measurement value of a distance between the plurality of reference marks as a reference value, and And / or a bundle adjustment is performed to adjust the photographing measurement value of the distance between the plurality of reference marks to calculate the external orientation element having a small error between the reference value and the photographing measurement value. The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 3. 前記バンドル調整の拘束条件は、前記ステレオ撮影部の光軸に近づくに従って大きな重み付けの値が付与されるように構成された、請求項4に記載の3次元計測システム。   The three-dimensional measurement system according to claim 4, wherein the constraint condition for bundle adjustment is configured such that a greater weighting value is given as the optical axis of the stereo photographing unit is approached. 前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの3次元座標値及び前記複数の基準マークの相互間距離の情報を共に含む前記基準体モデルに付与される前記バンドル調整の拘束条件は、前記相互間距離に付与される重み付けの値と比較して前記3次元座標値に付与される重み付けの値が大きな値となるように構成された、請求項4又は請求項5に記載の3次元計測システム。   The constraint condition of the bundle adjustment given to the reference body model including both the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks included in the sub-reference body and the information on the distances between the plurality of reference marks is The three-dimensional measurement system according to claim 4 or 5, wherein a weighting value given to the three-dimensional coordinate value is larger than a weighting value given to the distance. 前記基準体情報画成部は:
前記ステレオ撮影部の光軸に最も近いサブ基準体モデルに対しては、前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの3次元座標値の基準計測値とを画成し;
前記ステレオ撮影部の光軸に最も近いサブ基準体モデル以外のサブ基準体モデルに対しては、前記サブ基準体の前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と、前記予め把握された前記サブ基準体の前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを画成する;
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の3次元計測システム。
The reference body information defining unit is:
For the sub-reference body model that is closest to the optical axis of the stereo imaging section, the measured measurement values of the three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks of the sub-reference body, and the sub-reference body Defining reference measurement values of three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks;
For sub-reference body models other than the sub-reference body model closest to the optical axis of the stereo imaging unit, the captured measurement values of the distances between the plurality of reference marks of the sub-reference body and the pre-understood Defining a reference measurement of a distance between the plurality of reference marks of the sub-reference body;
The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 6.
前記3次元計測空間において前記測定対象物が配置される床面に複数の床面基準マークを備え;
前記ステレオ撮影部は、前記複数の床面基準マークをステレオ撮影するように構成され;
前記基準体情報画成部は、前記複数の床面基準マークのステレオ画像に基づいて前記測定対象物が配置される床面の情報を前記3次元計算空間において一の平面の情報として前記基準体モデルに組み込んで画成するように構成された;
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の3次元計測システム。
A plurality of floor reference marks are provided on the floor on which the measurement object is arranged in the three-dimensional measurement space;
The stereo photographing unit is configured to photograph the plurality of floor reference marks in stereo;
The reference body information definition unit uses the reference body as information on a single plane in the three-dimensional calculation space, based on stereo images of the plurality of floor surface reference marks. Configured to be built and defined in the model;
The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 7.
前記3次元計測部は、前記3次元計算空間において前記測定対象物が含まれる検出処理限定空間を設定する検出処理限定空間設定部を有し、前記検出処理限定空間設定部は、一対のステレオ画像上での対応点検出処理をおこなう範囲を前記検出処理限定空間内に限定するように構成された、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の3次元計測システム。   The three-dimensional measurement unit includes a detection processing limited space setting unit that sets a detection processing limited space in which the measurement object is included in the three-dimensional calculation space, and the detection processing limited space setting unit includes a pair of stereo images. The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 8, wherein the three-dimensional measurement system is configured to limit a range in which the corresponding point detection process is performed within the detection process limited space. 前記検出処理限定空間設定部は、前記ステレオ撮影部が撮影した前記測定対象物の前記ステレオ画像上の2次元平面空間において前記対応点検出処理をおこなう範囲を限定するように構成され、前記ステレオ画像上の前記検出処理限定空間に対応する範囲以外の部分を単色で塗りつぶして前記対応点検出処理をおこなう範囲を前記検出処理限定空間内に限定するように構成された、請求項9に記載の3次元計測システム。   The detection processing limited space setting unit is configured to limit a range in which the corresponding point detection processing is performed in a two-dimensional plane space on the stereo image of the measurement object captured by the stereo imaging unit, and the stereo image 10. The configuration according to claim 9, wherein a portion other than the range corresponding to the detection processing limited space above is painted with a single color to limit a range in which the corresponding point detection processing is performed within the detection processing limited space. Dimensional measurement system. 前記3次元計測システムは、前記外部標定要素算出時からの前記3次元計測空間における前記ステレオ撮影部の位置変動を検出する撮影位置変動検出部を備え、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が前記外部標定要素算出後に得たステレオ画像と、前記ステレオ撮影部が前記外部標定要素算出時に得たステレオ画像とを比較することで、前記3次元計測空間における前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の3次元計測システム。   The three-dimensional measurement system includes a photographing position variation detection unit that detects a position variation of the stereo photographing unit in the three-dimensional measurement space from the time when the external orientation element is calculated. The stereo image obtained after calculating the external orientation element by the unit and the stereo image obtained by the stereo photographing unit at the time of calculating the external orientation element The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 10, wherein the three-dimensional measurement system is configured to detect presence or absence. 前記ステレオ撮影部は、位置変動検出ターゲットマークが貼付された支持部に固定されて支持されるように構成されて前記位置変動検出ターゲットマークをステレオ撮影するように構成され、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が撮影したステレオ画像上の前記位置変動検出ターゲットマークの位置を前記外部標定要素算出時と前記外部標定要素算出後とで比較して前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項11に記載の3次元計測システム。   The stereo photographing unit is configured to be fixed and supported by a support unit to which a position variation detection target mark is attached, and is configured to photograph the position variation detection target mark in stereo, and the photographing position variation detection unit Compares the position of the position variation detection target mark on the stereo image photographed by the stereo photographing unit at the time of the external orientation element calculation and after the calculation of the external orientation element to determine the presence or absence of position variation of the stereo photographing unit. The three-dimensional measurement system according to claim 11, configured to detect. 前記ステレオ撮影部は、前記測定対象物が配置される床面上の床面基準マークを撮影するように構成され、前記撮影位置変動検出部は、前記ステレオ撮影部が撮影したステレオ画像上の前記床面基準マークの位置を前記外部標定要素算出時と前記外部標定要素算出後とで比較して前記ステレオ撮影部の位置変動の有無を検出するように構成された、請求項11又は請求項12に記載の3次元計測システム。   The stereo photographing unit is configured to photograph a floor reference mark on a floor surface on which the measurement object is disposed, and the photographing position variation detection unit is configured to capture the stereo image on the stereo image photographed by the stereo photographing unit. The position of the floor reference mark is compared between when the external orientation element is calculated and after the external orientation element is calculated, so that presence / absence of a position change of the stereo imaging unit is detected. The three-dimensional measurement system described in 1. 前記3次元計測部は、前記測定対象物が撮影された一のステレオ画像から前記測定対象物が含まれていない他のステレオ画像を差し引くことで、前記測定対象物の背景を除去する背景除去部を有する;
請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の3次元計測システム。
The three-dimensional measurement unit is a background removal unit that removes the background of the measurement object by subtracting another stereo image that does not include the measurement object from one stereo image obtained by photographing the measurement object. Having:
The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 13.
前記3次元計測部は、前処理部と詳細処理部とを有するステレオマッチング処理部を有し、前記ステレオマッチング処理部は、前記前処理部でマッチング判定された詳細マッチング範囲内を処理対象として前記詳細処理部で詳細マッチング処理をおこなうように構成された、請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の3次元計測システム。   The three-dimensional measurement unit includes a stereo matching processing unit having a preprocessing unit and a detailed processing unit, and the stereo matching processing unit uses the detailed matching range determined by the preprocessing unit as a processing target. The three-dimensional measurement system according to any one of claims 1 to 14, wherein the detailed processing unit is configured to perform a detailed matching process. 測定対象物の全体をカバーする基準体の一部を構成する、3次元計測空間における複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の計測基準値が予め把握された前記複数の基準マークを有するサブ基準体を前記3次元計測空間内に提供するステップと;
前記3次元計測空間において前記サブ基準体を複数方向からステレオ撮影してステレオ画像を得るステップと;
前記ステレオ撮影して得たステレオ画像に基づく前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の撮影測定値と前記予め把握された前記サブ基準体が有する前記複数の基準マークの3次元座標値及び/又は前記複数の基準マークの相互間距離の基準計測値とを含む、前記基準体の3次元数値解析モデルである基準体モデルを3次元計算空間中に一体として画成するステップと;
前記画成するステップで画成された前記基準体モデルを用いて前記ステレオ撮影の外部標定要素を外部標定法により算出するステップと;
前記外部標定要素が算出されたステレオ撮影により前記測定対象物を撮影して前記測定対象物を3次元計測するステップとを備え;
前記3次元計測空間は、前記サブ基準体及び前記測定対象物を現実に設置して前記3次元計測をおこなう実空間であり;
前記3次元計算空間は、前記3次元計測空間に対応する、前記ステレオ撮影の外部標定要素の前記外部標定法による算出をおこなうための仮想空間である;
測定対象物を3次元計測する方法。
The three-dimensional coordinate values of a plurality of reference marks in a three-dimensional measurement space and / or the measurement reference values of the distances between the plurality of reference marks, which constitute a part of the reference body that covers the entire measurement object, are previously grasped. Providing a sub-reference body having the plurality of reference marks formed in the three-dimensional measurement space;
Obtaining a stereo image by stereo shooting the sub-reference body from a plurality of directions in the three-dimensional measurement space;
The three-dimensional coordinate values of the plurality of reference marks included in the sub-reference body based on the stereo image obtained by the stereo photographing and / or the photographing measurement values of the distances between the plurality of reference marks and the previously grasped values. A reference body model, which is a three-dimensional numerical analysis model of the reference body, including a three-dimensional coordinate value of the plurality of reference marks and / or a reference measurement value of a distance between the plurality of reference marks included in the sub-reference body. Defining as a unit in a three-dimensional computational space;
Calculating an external orientation element of the stereo photography by an external orientation method using the reference body model defined in the defining step;
Photographing the measurement object by stereo photography in which the external orientation element is calculated, and measuring the measurement object three-dimensionally;
The three-dimensional measurement space is a real space in which the three-dimensional measurement is performed by actually setting the sub-reference body and the measurement object;
The three-dimensional calculation space is a virtual space for calculating the stereo orientation external orientation element corresponding to the 3D measurement space by the external orientation method;
A method of measuring a measurement object in three dimensions.
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