JP2014131091A5 - 校正装置、装置、プロジェクタ、３次元スキャナ、校正方法、方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、校正装置、装置、プロジェクタ、３次元スキャナ、校正方法、方法、プログラム及び記録媒体に係り、更に詳しくは、複数の光線を投影する投影手段を校正する校正装置、装置、前記投影手段及び前記校正装置を備えるプロジェクタ、前記投影手段及び前記校正装置を備える３次元スキャナ、前記投影手段の校正方法、方法、前記校正方法をコンピュータに実行させるプログラム、及び該プログラムが保存された記憶媒体に関する。

Claims (23)

1. 複数の光線を投影する投影手段を校正するための校正装置であって、
   前記投影手段から前記複数の光線が投影されている、物体の一面を撮像する撮像部と、
   前記一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記一面の位置及び姿勢を推定する位置・姿勢推定部と、
   推定された前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記複数の光線それぞれの前記一面上での反射位置を推定する反射位置推定部と、
   推定された前記複数の光線それぞれの前記反射位置に基づいて、前記投影手段と前記一面との間における該光線の通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定する同定部と、を備える校正装置。
2. 前記物体は、前記投影手段に対する位置及び姿勢の少なくとも一方が少なくとも１回変更され、前記位置及び姿勢の少なくとも一方の変更前後のいずれにおいても前記複数の光線が前記一面に投影され、
   前記撮像部は、前記変更前後における前記一面を撮像し、
   前記位置・姿勢推定部は、前記変更前後に前記一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記変更前後における前記一面の位置及び姿勢を推定し、
   前記反射位置推定部は、推定された前記変更前後における前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記変更前後における前記複数の光それぞれの前記反射位置を推定し、
   前記同定部は、推定された前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置に基づいて、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定することを特徴とする請求項１に記載の校正装置。
3. 前記同定部は、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置に対して最小二乗法でフィッティングする直線を求めることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定することを特徴とする請求項２に記載の校正装置。
4. 前記複数の光線間には、所定の制約条件があり、
   前記同定部は、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置からの距離が最小となる直線を求めることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定することを特徴とする請求項２に記載の校正装置。
5. 前記同定部は、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置からの距離、及び前記複数の光線間の位置及び方向の変化量が最小となる直線を求めることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定することを特徴とする請求項２に記載の校正装置。
6. 同定された、前記複数の光線それぞれの前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向にフィルタ処理を施す補正部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の校正装置。
7. 前記一面には、所定の基準パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の校正装置。
8. 前記一面には、所定の投影パターンに応じて変調された前記複数の光線が投影されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の校正装置。
9. 前記複数の光線それぞれは、１画素に対応することを特徴とする請求項８に記載の校正装置。
10. 前記一面は、平坦面であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の校正装置。
11. 画像情報に応じて変調された複数の光線を被投影面に投影するプロジェクタであって、
    前記複数の光線を投影する投影手段と、
    前記投影手段を校正するための請求項１〜１０のいずれか一項に記載の校正装置と、を備えるプロジェクタ。
12. 前記投影手段と前記校正装置の撮像部とを用いた三角測量によって前記被投影面の３次元形状を計測し、計測結果に基づいて、前記被投影面に投影される画像の幾何歪みを補正する幾何歪み補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。
13. 対象物の３次元形状を計測する３次元スキャナであって、
    複数の光線を投影する投影手段と、
    前記投影手段を校正するための請求項１〜１０のいずれか一項に記載の校正装置と、を備え、
    前記投影手段と前記校正装置の撮像部とを用いた三角測量によって前記３次元形状を計測する３次元スキャナ。
14. 複数の光線を投影する投影手段の校正方法であって、
    前記投影手段から複数の光線を物体の一面に投影し、該一面を撮像する工程と、
    前記一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記一面の位置及び姿勢を推定する位置・姿勢推定工程と、
    推定された前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記複数の光線それぞれの前記一面上での反射位置を推定する反射位置推定工程と、
    推定された前記複数の光線それぞれの前記反射位置に基づいて、前記投影手段と前記一面との間における該光線の通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定する工程と、を含む校正方法。
15. 前記撮像する工程の後で、かつ前記位置・姿勢推定工程の前に、
    前記物体の前記投影手段に対する位置及び姿勢の少なくとも一方を変更する工程と、前記位置及び姿勢の少なくとも一方が変更された前記物体の一面に前記投影手段から複数の光線を投影し、該一面を撮像する工程と、を更に含み、
    前記位置・姿勢推定工程では、前記位置及び姿勢の少なくとも一方の変更前後に前記一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記変更前後における前記一面の位置及び姿勢が推定され、
    前記反射位置推定工程では、推定された前記変更前後における前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記変更前後における前記複数の光線それぞれの前記反射位置が推定され、
    前記同定する工程では、推定された前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置に基づいて、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向が同定されることを特徴とする請求項１４に記載の校正方法。
16. 前記同定する工程では、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置に対して最小二乗法でフィッティングする直線が求められることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向が同定されることを特徴とする請求項１５に記載の校正方法。
17. 前記複数の光線間には、所定の制約条件があり、
    前記同定する工程では、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置からの距離が前記制約条件下で最小となる直線が求められることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向が同定されることを特徴とする請求項１５に記載の校正方法。
18. 前記同定する工程では、前記複数の光線それぞれの前記変更前後における前記反射位置からの距離、及び前記複数の光線間の位置及び方向の変化量のいずれもが最小となる直線が求められることで、該光線の前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向が同定されることを特徴とする請求項１５に記載の校正方法。
19. 同定された、前記複数の光線それぞれの前記通過位置及び方向のうち、少なくとも方向にフィルタ処理を施す工程を更に含むことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の校正方法。
20. 請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の校正方法をコンピュータに実行させるプログラム。
21. 請求項２０に記載のプログラムがコンピュータで読み出し可能に保存された記憶媒体。
    物体の一面を撮像する撮像部と、
22. 複数の光線が投影されている、物体の一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記一面の位置及び姿勢を推定する位置・姿勢推定部と、
    推定された前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記複数の光線それぞれの前記一面上での反射位置を推定する反射位置推定部と、
    推定された前記複数の光線それぞれの前記反射位置に基づいて、前記光線の出射位置と前記一面との間における該光線の通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定する同定部と、を備える装置。
23. 複数の光線を物体の一面に投影し、該一面を撮像する工程と、
    前記一面が撮像されて得られた画像に基づいて、前記一面の位置及び姿勢を推定する工程と、
    推定された前記一面の位置及び姿勢に基づいて、前記複数の光線それぞれの前記一面上での反射位置を推定する工程と、
    推定された前記複数の光線それぞれの前記反射位置に基づいて、前記光線の出射位置と前記一面との間における該光線の通過位置及び方向のうち、少なくとも方向を同定する工程と、を含む方法。