JP2015135294A - 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投影部101により、明部及び暗部から成る第1のパターンと、第1のパターンにより区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出パターンと、が投影された空間の第1の画像を撮像部102で取得する。また、第1のパターンとは明部と暗部との境界位置が異なる第2のパターンと、第2のパターンにより区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出パターンと、が投影された空間の第2の画像を撮像部102で取得する。第1の画像及び第2の画像のうち一方を選択し、選択画像に基づいて、空間に含まれている物体の三次元形状計測を行う。
【選択図】図1
Description
本実施形態では、符号の誤りを起こしにくい空間分割パターンを投影して、計測対象物を含む計測空間を所定数の領域に区分する。そして、区分されたそれぞれの領域に対して一意となるような座標検出パターン(座標検出用パターン)を投影することによって、計測対象物の三次元形状(計測対象物表面の三次元座標)を精密に算出する。
本実施形態をまとめると、明部及び暗部から成る第1のパターンと、該第1のパターンの投影により区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された該空間の第1の撮像画像を取得する。また、明部及び暗部から成り且つ第1のパターンとは明部と暗部との境界位置が異なる第2のパターンと、該第2のパターンの投影により区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された空間の第2の撮像画像を取得する。そして、第1の撮像画像中の輝度値と第2の撮像画像中の輝度値とを用いて、該第1の撮像画像及び該第2の撮像画像のうち一方を選択画像として選択する。そして、選択画像中の座標検出用パターンと、該選択画像用に投影された座標検出用パターンと、の対応関係を用いて、空間に含まれている物体の三次元形状計測を行う。
本実施形態では、空間分割パターン画像の投影時に、明部と暗部の境界部分についてはマスクして投影しないようにする。これにより、空間分割時の符号誤りの可能性がさらに減少することとなり、計測対象物表面の三次元座標をより安定的に算出することが可能となる。
第1の実施形態では、図6に示すような複数の線分から成る座標検出パターン画像を用いたが、本実施形態では、図11に示す如く、複数の破線から成る座標検出パターン画像を用いる。このような座標検出パターン画像を計測対象物104に対して投影することで、計測対象物104に生じる内部散乱の影響を取り除くことになり、結果として、計測対象物104表面上の三次元座標をより正確に算出する。
図2に示した制御装置103を構成する各部は何れもハードウェアで構成しても構わない。しかし、画像入力部204、投影パターン生成部202、三次元座標算出部208、画像処理部205、結果出力部209等はソフトウェア(コンピュータプログラム)で構成しても構わない。この場合、制御部210、パラメータ記憶部206の機能を有し、且つこのコンピュータプログラムを実行可能な装置は、制御装置103に適用可能である。制御装置103に適用可能であるコンピュータ装置のハードウェア構成例を図14に示す。
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。
Claims (8)
- 明部及び暗部から成る第1のパターンと、該第1のパターンの投影により区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された該空間の第1の撮像画像を取得する手段と、
明部及び暗部から成り且つ前記第1のパターンとは明部と暗部との境界位置が異なる第2のパターンと、該第2のパターンの投影により区分される前記空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された前記空間の第2の撮像画像を取得する手段と、
前記第1の撮像画像中の輝度値と前記第2の撮像画像中の輝度値とに基づいて、該第1の撮像画像及び該第2の撮像画像のうち一方を選択画像として選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された選択画像に基づいて、前記空間に含まれている物体の三次元形状計測を行う計測手段と
を備えることを特徴とする三次元形状計測装置。 - 前記第1の撮像画像及び前記第2の撮像画像のそれぞれは、明部及び暗部から成るパターンを投影した前記空間の撮像画像である正画像及び該パターンにおける明部及び暗部を反転させたパターンを投影した前記空間の撮像画像である反転画像から成り、
前記選択手段は、所定の領域毎に
前記第1の撮像画像としての正画像内の前記所定の領域における輝度値と、前記第1の撮像画像としての反転画像内の前記所定の領域における輝度値と、の差分を第1の差分として取得し、前記第2の撮像画像としての正画像内の前記所定の領域における輝度値と、前記第2の撮像画像としての反転画像内の前記所定の領域における輝度値と、の差分を第2の差分として取得し、
前記第1の差分と前記第2の差分とに基づいて、前記第1の撮像画像及び前記第2の撮像画像のうち一方を選択画像として選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の三次元形状計測装置。 - 前記選択手段は、前記第1の差分が前記第2の差分よりも大きい領域に対しては、前記選択画像として前記第1の撮像画像を選択し、前記第1の差分が前記第2の差分よりも小さい領域に対しては、前記選択画像として前記第2の撮像画像を選択することを特徴とする請求項2に記載の三次元形状計測装置。
- 前記計測手段は、
前記選択画像中のパターンの投影により区分された前記空間のそれぞれの領域のうち、該選択画像中の座標検出用パターンが投影された領域を特定し、該選択画像用に投影された座標検出用パターンのうち該特定された領域に投影された座標検出用パターンと、該選択画像中の座標検出用パターンと、の対応関係を用いて前記三次元形状計測を行う
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の三次元形状計測装置。 - 前記第1のパターン及び前記第2のパターンは、明部と暗部の境界部分がマスクされたパターンであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の三次元形状計測装置。
- 更に、前記選択画像から前記物体に生じる内部散乱の影響を除去した反射光成分の撮像画像を生成する手段を備え、
前記計測手段は、前記反射光成分の撮像画像を前記選択画像として用いて前記三次元形状計測を行うことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の三次元形状計測装置。 - 三次元形状計測装置が行う三次元形状計測方法であって、
前記三次元形状計測装置の第1の撮像画像の取得手段が、明部及び暗部から成る第1のパターンと、該第1のパターンの投影により区分される空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された該空間の第1の撮像画像を取得する工程と、
前記三次元形状計測装置の第2の撮像画像の取得手段が、明部及び暗部から成り且つ前記第1のパターンとは明部と暗部との境界位置が異なる第2のパターンと、該第2のパターンの投影により区分される前記空間のそれぞれの領域に投影される座標検出用パターンと、が投影された前記空間の第2の撮像画像を取得する工程と、
前記三次元形状計測装置の選択手段が、前記第1の撮像画像中の輝度値と前記第2の撮像画像中の輝度値とに基づいて、該第1の撮像画像及び該第2の撮像画像のうち一方を選択画像として選択する選択工程と、
前記三次元形状計測装置の計測手段が、前記選択工程で選択された選択画像に基づいて、前記空間に含まれている物体の三次元形状計測を行う計測工程と
を備えることを特徴とする三次元形状計測方法。 - コンピュータを、請求項1乃至6の何れか1項に記載の三次元形状計測装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
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