JP2013181773A - Three-dimensional shape measurement instrument and object identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体の3次元形状計測又は識別を行う技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for measuring or identifying a three-dimensional shape of an object.
従来、単眼カメラから所定の物体の3次元形状計測を行う方法が知られている。例えば、非特許文献1には、単眼カメラの光学素子の焦点距離を変化させてズームイン画像データとズームアウト画像データとを取得し、これらの画像データ中の対応する局所領域の変位量から所定の物体の3次元形状計測を行うアルゴリズムが開示されている。
Conventionally, a method of measuring a three-dimensional shape of a predetermined object from a monocular camera is known. For example, in Non-Patent
しかしながら、このような画像データ中の局所領域の変位量を用いた3次元形状計測の場合、複雑な背景下においては、計測対象物体の画像データの局所領域と背景の画像データの局所領域とが類似する場合があり、計測精度が低下するという問題があった。 However, in the case of the three-dimensional shape measurement using the displacement amount of the local region in the image data, the local region of the image data of the measurement target object and the local region of the background image data are under a complicated background. In some cases, the measurement accuracy is lowered.
そこで、本発明の目的は、物体の3次元形状計測又は識別の精度を向上させることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the accuracy of measuring or identifying the three-dimensional shape of an object.
本発明の3次元形状計測装置は、計測対象物体に対して所定のパタン光を照射する照射手段と、焦点距離を変化させて、前記所定のパタン光が照射された前記計測対象物体の複数の画像データを撮像する撮像手段と、前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位量を算出する変位量算出手段と、前記変位量算出手段により算出された前記変位量に基づいて、前記計測対象物体の3次元形状を計測する計測手段とを有することを特徴とする。 The three-dimensional shape measurement apparatus according to the present invention includes an irradiation unit that irradiates a measurement target object with predetermined pattern light, and a plurality of the measurement target objects irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length. Based on the displacement amount calculated by the imaging means for capturing image data, the displacement amount calculation means for calculating the displacement amount of the corresponding local region between the plurality of image data, and the displacement amount calculation means, the measurement And measuring means for measuring the three-dimensional shape of the target object.
本発明によれば、物体の3次元形状計測又は識別の精度を向上させることができる。 According to the present invention, the accuracy of measuring or identifying the three-dimensional shape of an object can be improved.
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments to which the invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る3次元形状計測装置のシステム構成を示す図である。第1の実施形態に係る3次元形状計測装置1は、計測対象物体の3次元形状を計測するものであり、図1に示すように、プロジェクタ11、単眼カメラ12及び汎用コンピュータ13がLANケーブル等で接続されることによって構成される。
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. A three-dimensional
図2は、本実施形態に係る3次元形状計測装置1の機能構成を示す図である。図2に示すように、本実施形態に係る3次元形状計測装置1は、パタン光照射部101、画像入力部102、対応付け処理部103及び距離算出部104を備える。なお、パタン光照射部101は、プロジェクタ11によって実現される機能構成である。画像入力部102は、単眼カメラ12によって実現される機能構成である。対応付け処理部103及び距離算出部104は、汎用コンピュータ13によって実現される機能構成である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the three-dimensional
次に、図2に示す各機能構成について詳細に説明する。パタン光照射部101は、図3に示すようなグリッドのパタン光、即ち、各縦線の横線で区切られた領域毎に太い線断片又は細い線断片が埋め込まれたパタン光であって、各領域(局所領域)におけるグリッドのパタンが全体としてユニークであるパタン光を照射する。ここで、太い線断片を2、細い線断片を1とした場合、図3に示す左端の縦線を横線で区切られた領域毎に復号すると、(21221112222・・・)のように値が与えられる。これらの復号された値は縦線毎にユニークに与えられ、他の縦線について復号された値とは区別することができる。
Next, each functional configuration shown in FIG. 2 will be described in detail. The pattern
図4は、画像入力部102の構成を示す図である。図4に示すように、画像入力部102は、撮像制御部1021及び画像格納部1022を備える。パタン光照射部101により計測対象物体に対してパタン光が照射された状態において、撮像制御部1021は、単眼カメラ12内の光学素子の焦点距離をf1及びf2(f1≠f2)に変化させてズームイン画像データ及びズームアウト画像データを撮像する。そして撮像制御部1021は、撮像された複数の画像データ(ズームイン画像データ及びズームアウト画像データ)を画像格納部1022に格納する。ここで焦点距離f1及びf2は、f1≠f2の条件を満たす任意の値で与えられる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
図5は、対応付け処理部103の構成を示す図である。図5に示すように、対応付け処理部103は、復号部1031及び変位量算出部1032を備える。復号部1031は、画像入力部102の画像格納部1022に格納されたズームイン画像データのパタンとズームアウト画像データのパタンとを復号する。具体的には、図6(a)に示すような画像データについては、計測対象物体に照射されたパタン光の各縦線の横線で区切られた領域毎に、太い線断片が検出された領域を2とし、細い線断片が検出された領域を1とし、さらに照射面までの距離が遠く太い線断片も細い線断片も検出されなかった領域を0として、図6(b)に示すような2次元状の復号結果が出力される。なお、図6(b)に示すような復号結果は夫々の値がユニークであれば、2、1、0以外の任意の値を用いてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the
変位量算出部1032は、復号部1031で得られた復号結果に基づいて、ズームイン画像データとズームアウト画像データとの間で対応する線断片の変位量Dを算出する。具体的には、次の式1に示すように、ズームイン画像データによる図3に対応するM行N列の各線断片(1≦m≦M,1≦n≦N)の復号結果が得られた線断片の座標(xi,yi)と、ズームアウト画像データによる対応するm行n列目の復号結果が得られた線断片の座標(x0,y0)とを用いて与えられる。即ち、変位量算出部1032は、ズームイン画像データにおける線断片の座標と、ズームアウト画像データにおける線断片の座標とを1対1に対応付け、各座標間の距離を求めることにより、線断片の変位量Dを算出する。ここで変位量Dは、復号部1031で得られた0以外の全ての復号結果に対して算出される。また変位量Dは、図1に示す単眼カメラ12と計測対象物体との距離が近いほど大きく、単眼カメラ12と計測対象物体との距離が遠いほど小さく与えられるため、単眼カメラ12と計測対象物体との相対距離を表している。
Based on the decoding result obtained by the
距離算出部104は、変位量算出部1032において算出された変位量Dに基づいて、3次元形状計測装置1から計測対象物体までの絶対距離Lを算出する。具体的には、距離算出部104は、予め絶対距離L´が既知の状況下において変位量Dが上述した手法により算出された場合、パラメータkを次の式2により算出する。すると、絶対距離Lは、パラメータkを用いて次の式3に示すように算出される。
The
ここで、絶対距離Lの空間的な算出頻度は、パタン光照射部101におけるパタン光のグリッドの密度に比例する。即ち、パタン光のグリッドの密度が高いほど絶対距離Lの空間的な算出頻度は高く、パタン光のグリッドの密度が低いほど絶対距離Lの空間的な算出頻度は低くなる。一方、絶対距離Lの空間的な算出頻度が高いほど計算時間は長くなり、絶対距離Lの空間的な算出頻度が低いほど計算時間は短くなる。従って、パタン光照射部101によって照射されるパタン光のグリッドの密度は、想定されるアプリケーションの要求仕様(精度、処理時間等)を鑑みて適切に設定される。なお、パタン光のグリッドは、図3とは異なる態様であってもよく、例えば、グリッド上の交差点が大小2種の円であってもよい。
Here, the spatial calculation frequency of the absolute distance L is proportional to the density of the pattern light grid in the pattern
また、パタン光照射部101におけるパタン光のグリッドの密度は一定ではなく、最初はパタン光のグリッドの密度を粗く、徐々に部分的に細かくしていくアプローチ(Coase To Fine)を適用してもよい。具体的には、図7(a)に示すような計測対象物体に対して、先ずパタン光照射部101は、パタン光のグリッドの密度を粗くする(図7(b)のS1)。そして距離算出部104は、計測対象物体までの大まかな絶対距離L0,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
In addition, the density of the pattern light grid in the pattern
次にパタン光照射部101は、グリッド(m,n)で得られた絶対距離L0,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)のうち、下記のように定義される最大有効距離Lmaxより短い絶対距離を有するグリッド群を包含する矩形領域(図7(c)のS2,S3)に対してのみ、今度はパタン光のグリッドの密度を細かくする。そして距離算出部104は、計測対象物体までのより高精度な絶対距離L1,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
Next, the pattern
次にパタン光照射部101は、グリッド(m,n)上で得られた絶対距離L1,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)のうち、下記のように定義される最大有効距離Lmaxより短い絶対距離を有するグリッド群を包含する矩形領域(図7(d)のS4,S5,S6)に対してのみ、今度はよりパタン光のグリッドの密度を細かくする。そして距離算出部104は、計測対象物体までのさらに高精度な絶対距離L2,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
Next, the pattern
ここで最大有効距離Lmaxは、想定されるアプリケーションによって決定される。例えば、3次元形状計測後にロボットアームにより計測対象物体をピックアップするような想定下においては、ロボットアームの最大稼働範囲が最大有効距離Lmaxとして与えられる。また、最大有効距離Lmaxは、絶対距離Lm,n(1≦m≦M,1≦n≦N)の統計的分布によって決定してもよい。例えば、絶対距離Lm,n(1≦m≦M,1≦n≦N)の平均をAvg、標準偏差をσとして、次の式4のように最大有効距離Lmaxを与えてもよい。
Here, the maximum effective distance L max is determined by an assumed application. For example, under the assumption that the measurement target object is picked up by the robot arm after the three-dimensional shape measurement, the maximum operating range of the robot arm is given as the maximum effective distance L max . The maximum effective distance L max may be determined by a statistical distribution of the absolute distance L m, n (1 ≦ m ≦ M, 1 ≦ n ≦ N). For example, the maximum effective distance L max may be given as in the following
また、標準偏差σをk倍して式5のように最大有効距離Lmaxを与えてもよい。ここで、kは小さな非負の整数で与えられる。
Alternatively, the standard deviation σ may be multiplied by k to give the maximum effective distance L max as shown in
また、パタン光照射部101におけるパタン光のグリッドの密度を予め一意に決定するのではなく、計測対象物体の中心領域や曲率の小さい部分領域に対してはパタン光のグリッドの密度を粗く、計測対象物体の側面領域や曲率の大きい部分領域に対してはパタン光のグリッドの密度を細かくするアプローチを適用してもよい。
In addition, the density of the pattern light grid in the pattern
具体的には、先ずパタン光照射部101は、例えば図8(a)に示すような計測対象物体に対して、パタン光のグリッドの密度を粗くする(図8(b)のS1)。そして距離算出部104は、計測対象物体までの大まかな絶対距離L0,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
Specifically, the pattern
次にパタン光照射部101は、グリッド(m,n)で得られた絶対距離L0,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)のうち、計測対象物体の側面領域(図8(c)のS2,S3)に対してのみ、パタン光のグリッドの密度を細かくする。そして距離算出部104は、計測対象物体までのより高精度な絶対距離L1,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
Next, the pattern
次にパタン光照射部101は、グリッド(m,n)上で得られた絶対距離L1,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)のうち、計測対象物体の曲率の大きい部分領域(図8(c)のS4、S5、S6、S7)に対してのみ、よりパタン光のグリッドの密度を細かくする。そして距離算出部104は、計測対象物体までのさらに高精度な絶対距離L2,m,n(1≦m≦M,1≦n≦N)を上述した手法を用いて算出する。
Next, the pattern
このようにして得られた3次元形状計測結果は、3次元形状計測装置1のさらに上位階層、例えば、3次元形状計測後にロボットアームにより計測対象物体をピックアップするような想定下において、ロボットアームと3次元形状計測装置1とを制御するための装置又はプログラム等に伝達され、様々なアプリケーションに適用される。
The three-dimensional shape measurement result obtained in this way is the upper layer of the three-dimensional
図9は、本実施形態に係る3次元形状計測装置1の処理を示すフローチャートである。以下、図9を参照しながら、本実施形態に係る3次元形状計測装置1の処理について説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing processing of the three-dimensional
ステップS901において、パタン光照射部101は、計測対象物体に対して図3に示すようなグリッドのパタン光を照射する。ステップS902において、画像入力部102は、パタン光照射部101によりパタン光が照射されることで撮像された計測対象物体のズームイン画像データを取得する。ステップS903において、画像入力部102は、パタン光照射部101によりパタン光が照射されることで撮像された計測対象物体のズームアウト画像データを取得する。ステップS904において、対応位置算出部103は、ズームイン画像データとズームアウト画像データとの間で対応する線断片の変位量Dを算出する。ステップS905において、距離算出部104は、変位量Dに基づいて絶対距離Lを算出する。
In step S901, the pattern
ステップS906において、距離算出部104は、最大有効距離Lmaxと絶対距離Lとを比較し、最大有効距離Lmaxより短い絶対距離Lを有するグリッド群を包含する矩形領域が存在するか否かを判定する。最大有効距離Lmaxより短い絶対距離Lを有するグリッド群を包含する矩形領域が存在する場合、処理はステップS901に戻る。一方、最大有効距離Lmaxより短い絶対距離Lを有するグリッド群を包含する矩形領域が存在しない場合、処理は終了する。ステップS901では、パタン光照射部101は、上記矩形領域に対してグリッドの密度を細かくしてパタン光を照射する。ここでは、最大有効距離Lmaxより短い絶対距離Lを有するグリッド群を包含する矩形領域について、パタン光のグリッドの密度を細かくした。これに対し、計測対象物体の所定の領域(例えば、側面領域、曲率の大きい部分領域)について、パタン光のグリッドの密度を細かくしてもよい。
In step S906, the
3次元形状計測装置1は、上記のようにしてグリッドの密度が制御されたパタン光で撮像されたズームイン画像データとズームアウト画像データとの間で対応する線断片の変位量Dに基づいて、計測対象物体の3次元形状計測を行う。
The three-dimensional
なお、上述した実施形態では、絶対距離Lに基づいてパタン光のグリッドの密度を制御しているが、絶対距離Lに基づいてパタン光の照射範囲を制御するようにしてもよい。例えば、上述した実施形態では、絶対距離Lに基づいて或る矩形領域に対するパタン光のグリッドの密度を細かくしたが、当該矩形領域に対してのみパタン光が照射されるように照射範囲を制御するようにしてもよい。また、絶対距離Lの値を基準にするのではなく、絶対距離Lの分布を基準にして、パタン光のグリッドの密度等を制御するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the density of the pattern light grid is controlled based on the absolute distance L. However, the pattern light irradiation range may be controlled based on the absolute distance L. For example, in the above-described embodiment, the density of the pattern light grid for a certain rectangular area is made fine based on the absolute distance L, but the irradiation range is controlled so that the pattern light is irradiated only to the rectangular area. You may do it. Further, the density of the pattern light grid and the like may be controlled based on the distribution of the absolute distance L instead of using the value of the absolute distance L as a reference.
第1の実施形態においては、グリッドのパタンが全体としてユニークであるパタン光を計測対象物体に照射し、その3次元形状を計測するようにしたので、計測対象物体の3次元形状の計測精度を向上させることができる。 In the first embodiment, the measurement target object is irradiated with the pattern light whose grid pattern is unique as a whole and the three-dimensional shape thereof is measured. Therefore, the measurement accuracy of the three-dimensional shape of the measurement target object is improved. Can be improved.
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図10は、本発明の第2の実施形態に係る物体識別装置のシステム構成を示す図である。図10に示すように、第2の実施形態に係る物体識別装置2は、識別対象物体を識別するものであり、プロジェクタ21、単眼カメラ22及び汎用コンピュータ23がLANケーブル等で接続されることによって構成される。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram showing a system configuration of the object identification device according to the second exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the object identification device 2 according to the second embodiment is for identifying an object to be identified, and by connecting a projector 21, a monocular camera 22, and a general-purpose computer 23 with a LAN cable or the like. Composed.
図11は、本実施形態に係る物体識別装置2の機能構成を示す図である。図11に示すように、本実施形態に係る物体識別装置2は、パタン光照射部201、画像入力部202、変位ベクトル算出部203及び識別部204を備える。なお、パタン光照射部201は、プロジェクタ21によって実現される機能構成である。画像入力部202は、単眼カメラ22によって実現される機能構成である。変位ベクトル算出部203及び識別部204は、汎用コンピュータ23によって実現される機能構成である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a functional configuration of the object identification device 2 according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the object identification device 2 according to the present embodiment includes a pattern
次に、図11に示す各構成について詳細に説明する。パタン光照射部201及び画像入力部202は、図2に示すパタン光照射部101及び画像入力部102と同等の機能を有するものであるため、ここでの説明は割愛する。
Next, each configuration shown in FIG. 11 will be described in detail. The pattern
図12は、変位ベクトル算出部203の構成を示す図である。図12に示すように、変位ベクトル算出部203は、復号部2031、変位量算出部2032、変位ベクトル算出部2033及び変位ベクトル格納部2034を備える。図12に示す復号部2031及び変位量算出部2032は、図5に示した復号部1031及び変位量算出部1032と同等の機能であるため、ここでの説明は割愛する。変位ベクトル算出部2033は、ズームイン画像データとズームアウト画像データとの間で対応する線断片の変位ベクトルrを算出する。具体的には、次の式6に示すように、ズームイン画像データによる図3に対応するM行N列の各線断片(1≦m≦M,1≦n≦N)の復号結果が得られた線断片の座標ri(xi,yi)と、ズームアウト画像データによる対応するm行n列目の復号結果が得られた線断片の座標r0(x0,y0)とを用いて与えられる。即ち、変位ベクトル算出部2033は、ズームイン画像データにおける線断片の座標と、ズームアウト画像データにおける線断片の座標とを1対1で対応付け、各座標間のベクトルを線断片の変位ベクトルrとして算出する。例えば、図13(a)に示すような識別対象物体に対して変位ベクトルrを算出すると、図13(c)に示すような識別対象物体固有の変位ベクトルrが得られる。なお、図13(b)は、図13(a)に示す識別対象物体を真上から見た状態を示している。ここで、変位ベクトルrは復号部2031で得られた0以外の全ての復号結果に対して算出され、変位ベクトル格納部2034に格納される。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the displacement
識別部204は、パタン光照射部201、画像入力部202及び変位ベクトル算出部203を用いて、種類が既知の物体の全ての変位ベクトルrk(k=0,1,2,・・・,M・N)を算出し、変位ベクトル格納部2034に格納する。同様に、識別部204は、パタン光照射部201、画像入力部202及び変位ベクトル算出部203を用いて、種類が未知の識別対象物体の全ての変位ベクトルr´k(k=0,1,2,・・・M・N)を算出し、変位ベクトル格納部2034に格納する。
The
さらに識別部204は、次の式7に示す正規化相関を用いて、種類が既知の物体の全ての変位ベクトルrk(k=0,1,2,・・・M・N)と、種類が未知の識別対象物体の全ての変位ベクトルr´k(k=0,1,2,・・・M・N)との相関値S(rk,r´k)を算出する。ここで、相関値S(rk,r´k)が所定の閾値T以上であった場合、これらの2つの物体は同一種類と判定される。一方、相関値S(rk,r´k)が所定の閾値T以下であった場合、これらの2つの物体は別の種類と判定される。なお、所定の閾値Tは、物体識別装置2が実環境で稼働する前に実験的に決定された値である。また、種類が既知の物体の変位ベクトルrkと種類が未知の識別対象物体の変位ベクトルr´kとのユークリッド距離により相関値Sを与えるようにしてもよい。
Further, the discriminating
このようにして得られた物体識別結果は、物体識別装置2のさらに上位階層、例えば、物体識別後にロボットアームにより識別対象物体をピックアップするような想定下においては、ロボットアームと物体識別装置2とを制御するための装置、プログラム等に伝達され、様々なアプリケーションに適用される。 The object identification result obtained in this way is obtained by assuming that the robot arm, the object identification device 2, and the upper layer of the object identification device 2, for example, under the assumption that the object to be identified is picked up by the robot arm after object identification, It is transmitted to a device, a program, etc. for controlling and is applied to various applications.
図14は、本実施形態に係る物体識別装置2の処理を示すフローチャートである。以下、図14を参照しながら、本実施形態に係る物体識別装置2の処理について説明する。なお、図14におけるステップS1401〜S1404は、図9におけるステップS901〜S904と同様の処理であるため、これらの説明は割愛する。 FIG. 14 is a flowchart showing processing of the object identification device 2 according to the present embodiment. Hereinafter, the processing of the object identification device 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that steps S1401 to S1404 in FIG. 14 are the same processes as steps S901 to S904 in FIG.
ステップS1405において、変位ベクトル算出部203は、ズームイン画像データとズームアウト画像データとの間で対応する線断片の変位ベクトルrを算出する。ステップS1406において、識別部204は、種類が既知の物体の全ての変位ベクトルrkと、種類が未知の識別対象物体の全ての変位ベクトルr´kとの相関値Sを算出する。
In step S1405, the displacement
ステップS1407において、識別部204は、相関値Sが所定の閾値T以上であるか否かを判定する。相関値Sが所定の閾値T以上である場合、処理はステップS1408に移行する。一方、相関値Sが所定の閾値T未満である場合、処理はステップS1409に移行する。ステップS1408において、識別部204は、上記種類が既知の物体と上記種類が未知の識別対象物体とが同一種類の物体であると判定する。ステップS1409において、識別部204は、上記種類の既知の物体と上記種類が未知の識別対象物体とが別の種類の物体であると判定する。
In step S1407, the
第2の実施形態においては、グリッドのパタンが全体としてユニークであるパタン光を識別対象物体に照射し、当該識別対象物体を識別するようにしたので、物体の識別精度を向上させることができる。 In the second embodiment, the identification target object is irradiated with the pattern light whose grid pattern is unique as a whole to identify the identification target object, so that the identification accuracy of the object can be improved.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
1:3次元形状計測装置、2:物体識別装置、11、21:プロジェクタ、12、22:単眼カメラ、13、23:汎用コンピュータ、101、201:パタン光照射部、102、202:画像入力部、103:対応付け処理部、104:距離算出部、203:変位ベクトル算出部、204:識別部、1021:撮像制御部、1022:画像格納部、1031:復号部、1032:変位量算出部、2031:復号部、2032:変位量算出部、2033:変位ベクトル算出部、2034:変位ベクトル格納部 1: three-dimensional shape measurement device, 2: object identification device, 11, 21: projector, 12, 22: monocular camera, 13, 23: general-purpose computer, 101, 201: pattern light irradiation unit, 102, 202: image input unit , 103: association processing unit, 104: distance calculation unit, 203: displacement vector calculation unit, 204: identification unit, 1021: imaging control unit, 1022: image storage unit, 1031: decoding unit, 1032: displacement amount calculation unit, 2031: Decoding unit, 2032: Displacement amount calculation unit, 2033: Displacement vector calculation unit, 2034: Displacement vector storage unit
Claims (16)
焦点距離を変化させて、前記所定のパタン光が照射された前記計測対象物体の複数の画像データを撮像する撮像手段と、
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位量を算出する変位量算出手段と、
前記変位量算出手段により算出された前記変位量に基づいて、前記計測対象物体の3次元形状を計測する計測手段とを有することを特徴とする3次元形状計測装置。 Irradiating means for irradiating the measurement target object with a predetermined pattern light;
An imaging means for imaging a plurality of image data of the measurement target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length;
A displacement amount calculating means for calculating a displacement amount of a corresponding local region between the plurality of image data;
A three-dimensional shape measurement apparatus comprising: a measurement unit that measures a three-dimensional shape of the measurement target object based on the displacement amount calculated by the displacement amount calculation unit.
前記照射手段は、前記絶対距離算出手段により算出された前記絶対距離に基づいて、前記所定のパタン光のグリッドの密度を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の3次元形状計測装置。 Based on the displacement amount calculated by the displacement amount calculating means, further comprising an absolute distance calculating means for calculating an absolute distance from the three-dimensional shape measuring apparatus to the measurement target object;
The said irradiation means controls the density of the grid of the said predetermined pattern light based on the said absolute distance calculated by the said absolute distance calculation means, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1.
前記照射手段は、前記絶対距離算出手段により算出された前記絶対距離に基づいて、前記所定のパタン光の照射範囲を制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の3次元形状計測装置。 Based on the displacement amount calculated by the displacement amount calculating means, further comprising an absolute distance calculating means for calculating an absolute distance from the three-dimensional shape measuring apparatus to the measurement target object;
4. The irradiation unit according to claim 1, wherein the irradiation unit controls an irradiation range of the predetermined pattern light based on the absolute distance calculated by the absolute distance calculation unit. 3D shape measuring device.
焦点距離を変化させて、前記所定のパタン光が照射された前記識別対象物体の複数の画像データを撮像する撮像手段と、
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位ベクトルを算出する変位ベクトル算出手段と、
前記変位ベクトル算出手段により算出された前記変位ベクトルに基づいて、前記識別対象物体を識別する識別手段とを有することを特徴とする物体識別装置。 Irradiating means for irradiating the identification target object with a predetermined pattern light;
Imaging means for imaging a plurality of image data of the identification target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length;
Displacement vector calculating means for calculating a displacement vector of a corresponding local region between the plurality of image data;
An object identification apparatus comprising: an identification unit that identifies the identification target object based on the displacement vector calculated by the displacement vector calculation unit.
計測対象物体に対して所定のパタン光を照射する照射ステップと、
焦点距離を変化させて、前記所定のパタン光が照射された前記計測対象物体の複数の画像データを撮像する撮像ステップと、
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位量を算出する変位量算出ステップと、
前記変位量算出ステップにより算出された前記変位量に基づいて、前記計測対象物体の3次元形状を計測する計測ステップとを有することを特徴とする3次元形状計測方法。 A three-dimensional shape measurement method executed by a three-dimensional shape measurement apparatus,
An irradiation step of irradiating a measurement target object with a predetermined pattern light; and
An imaging step of imaging a plurality of image data of the measurement target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length;
A displacement amount calculating step for calculating a displacement amount of a corresponding local region between the plurality of image data;
A three-dimensional shape measuring method comprising: a measuring step of measuring a three-dimensional shape of the measurement target object based on the displacement amount calculated in the displacement amount calculating step.
識別対象物体に対して所定のパタン光を照射する照射ステップと、
焦点距離を変化させて、前記所定のパタン光が照射された前記識別対象物体の複数の画像データを撮像する撮像ステップと、
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位ベクトルを算出する変位ベクトル算出ステップと、
前記変位ベクトル算出ステップにより算出された前記変位ベクトルに基づいて、前記識別対象物体を識別する識別ステップとを有することを特徴とする物体識別方法。 An object identification method executed by an object identification device, comprising:
An irradiation step of irradiating the identification target object with a predetermined pattern light; and
An imaging step of capturing a plurality of image data of the identification target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length;
A displacement vector calculating step of calculating a displacement vector of a corresponding local region between the plurality of image data;
And an identification step of identifying the identification target object based on the displacement vector calculated by the displacement vector calculation step.
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位量を算出する変位量算出ステップと、
前記変位量算出ステップにより算出された前記変位量に基づいて、前記計測対象物体の3次元形状を計測する計測ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。 Irradiation means for irradiating the measurement target object with predetermined pattern light, and imaging means for imaging a plurality of image data of the measurement target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length A program for causing a computer to execute a 3D shape measurement method executed by a 3D shape measurement apparatus,
A displacement amount calculating step for calculating a displacement amount of a corresponding local region between the plurality of image data;
A program for causing a computer to execute a measurement step of measuring a three-dimensional shape of the measurement target object based on the displacement amount calculated in the displacement amount calculation step.
前記複数の画像データ間で対応する局所領域の変位ベクトルを算出する変位ベクトル算出ステップと、
前記変位ベクトル算出ステップにより算出された前記変位ベクトルに基づいて、前記識別対象物体を識別する識別ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。 Irradiation means for irradiating the identification target object with a predetermined pattern light; and an imaging means for imaging a plurality of image data of the identification target object irradiated with the predetermined pattern light by changing a focal length. An object identification method executed by an object identification device, comprising:
A displacement vector calculating step of calculating a displacement vector of a corresponding local region between the plurality of image data;
A program for causing a computer to execute an identification step for identifying the identification target object based on the displacement vector calculated by the displacement vector calculation step.
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