JP2020139767A - 3次元撮影装置および3次元撮影条件調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光条件を切り替えて距離画像を取得可能な距離画像取得部2と、取得された距離画像において距離値を有する有効画素の数である有効画素数を算出する有効画素数算出部10と、距離画像の有効画素以外の無効画素を特定する無効画素特定部11と、計測対象物の距離画像の取得に使用される露光条件を設定する露光条件調整部12とを備え、露光条件調整部が、基準露光条件を設定し、取得された基準距離画像の基準有効画素数を算出する。基準有効画素数が第1閾値以下である場合に、設定された露光条件と異なる追加露光条件にて追加距離画像を取得する。追加距離画像と基準距離画像との論理和である合計距離画像を作成し、合計有効画素数が第1閾値よりも大きくなるまで、新たな露光条件の追加設定を繰り返す。
【選択図】図1
Description
距離画像生成装置の制御部は、撮像フレーム毎に変化させる撮影条件に合わせて、発光部および受光センサを制御して画像取得処理をする。撮影条件は、発光部の発光量、受光センサの露光時間などで構成される。
本実施形態に係る3次元撮影装置1は、図1に示されるように、距離画像を取得する距離画像取得部2と、距離画像取得部2に接続され、取得された距離画像に基づいて撮影条件を調整する撮影条件調整部3と、取得された距離画像を合成する距離画像合成部4とを備えている。
3次元センサ5は、光軸に交差する方向に間隔をあけて配置され、重複する視野範囲を備える2つの2次元カメラ7,8と、両2次元カメラ7,8の視野範囲に照明光を照射するプロジェクタ9とを備えている。
プロジェクタ9は計測対象物Oの表面にパターンを投影する。
3次元センサ5の2つの2次元カメラ7,8は、図2に示されるように、画像G1,G2の縦方向をx、横方向をyとして、x位置を完全に一致させた相対位置に配置されている。2つの2次元カメラ7,8によって同一の計測対象物Oを撮影すると、画像G1,G2上において、計測対象物Oは、y位置のみが視差dyだけ異なる位置に配置される。
距離=2次元カメラ7,8の光軸のy方向間隔×焦点距離/視差dy
対応領域は、一方の2次元画像G1,G2内の小領域の画像をテンプレートとして、テンプレートと同じパターンの対応領域を他方の2次元画像G1,G2の探索領域から探索するテンプレートマッチングを用いて探索される。
本実施形態においては、SAD(Sum of Absolute Difference)を用いて一致度の評価を行う。SADは小領域と対応領域との誤差の絶対値の和である。したがって、探索領域中においてSADが最も小さい領域を対応領域として抽出することができる。
最初に、基準となる露光条件である基準露光条件を設定する。
設定された露光条件において、距離画像取得部2により距離画像が取得される(ステップS3)。
これにより、照明光の光量Iと露光時間Eとの全て組み合わせからなる複数の露光条件についての距離画像と有効画素数とが取得され、それぞれ露光時間Eに対応付けられて記憶される。
ステップS11において基準有効画素数Nsが閾値Th以下である場合には、追加の露光条件の設定が行われる。
このとき、追加露光条件において取得された追加距離画像と基準距離画像との論理和である合計距離画像の合計有効画素数NTが最も大きくなる。
本実施形態の説明において、上述した第1実施形態に係る3次元撮影装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
撮影条件調整部22は、プロセッサおよびメモリにより構成されている。
撮影条件調整部22は、露光条件調整部12と、露光条件記憶部13と、各露光条件において取得された複数の距離画像における、距離画像から画像処理にて計測対象物Oの位置を認識した際の計測対象物Oの位置のばらつきを露光条件毎に算出する位置精度算出部23とを備えている。
最初に、基準となる露光条件である基準露光条件を設定する。
設定された露光条件において、距離画像取得部2により距離画像が取得される(ステップSA4)。
撮影回数Nが所定値である所定回数Naに達したか否かが判定され(ステップSA6)、所定回数Naに達していない場合には、撮影回数Nが1回インクリメントされ(ステップSA7)、ステップSA4からの工程が繰り返される。
距離のばらつきは、例えば、以下の通りに算出する。
例えば、予め計測対象物Oの形状をモデルとして登録しておき、距離画像取得部2によって取得した距離画像に対してパターンマッチングを行ってモデルと同じ形状を探索する。探索した結果、認識された計測対象物Oの画像上での位置を一時的に記憶する。Na回の撮像、探索および位置の記憶を繰り返す。そして、記憶したNa個の位置からばらつきを算出する。好ましくは、計測対象物Oの位置(X,Y,R)のそれぞれの成分ごとに標準偏差を計算し、ばらつきの評価を行う。
これにより、照明光の光量Iと露光時間Eとの全て組み合わせからなる複数の露光条件についての距離画像の距離のばらつきが算出され、それぞれ露光時間Eに対応付けられて記憶される。
ステップSA12において基準ばらつきBsが閾値Thよりも大きい場合には、追加の露光条件の設定が行われる。
2 距離画像取得部
4 距離画像合成部
10 有効画素数算出部
11 無効画素特定部
12 露光条件調整部
23 位置精度算出部
Bs 基準ばらつき
BT 合成ばらつき
G1,G2 2次元画像
Ns 有効画素数(基準有効画素数)
NT 合計有効画素数
O 計測対象物
Th 閾値(第1閾値)
Claims (9)
- 露光条件を切り替えて距離画像を取得可能な距離画像取得部と、
取得された前記距離画像において距離値を有する有効画素の数である有効画素数を算出する有効画素数算出部と、
前記距離画像の前記有効画素以外の無効画素を特定する無効画素特定部と、
計測対象物の前記距離画像の取得に使用される前記露光条件を設定する露光条件調整部とを備え、
該露光条件調整部が、
基準となる前記露光条件である基準露光条件を設定し、
該基準露光条件において取得された基準距離画像の前記有効画素数である基準有効画素数が第1閾値以下であるか否かを判定し、
前記基準有効画素数が前記第1閾値以下である場合に、既に設定された前記露光条件とは異なる追加露光条件であって、該追加露光条件において取得された追加距離画像と前記基準距離画像との論理和である合計距離画像の前記有効画素数である合計有効画素数が最大となる追加露光条件を追加設定し、
前記合計有効画素数が前記第1閾値よりも大きくなるまで、前記合計距離画像を新たな前記基準距離画像として、前記追加露光条件の追加設定を繰り返す3次元撮影装置。 - 前記露光条件調整部は、前記露光条件を切り替えて取得された複数の前記距離画像のうち、前記有効画素数が最も大きくなる前記露光条件を前記基準露光条件として設定する請求項1に記載の3次元撮影装置。
- 前記露光条件調整部は、前記有効画素数が第2閾値よりも大きくなる前記露光条件を前記基準露光条件として設定する請求項1に記載の3次元撮影装置。
- 前記距離画像取得部が、前記露光条件毎に、視差を有する2枚の2次元画像を取得し、該2次元画像間の一致度を画素毎に評価し、該一致度が所定の閾値よりも高い画素に距離値を与えることにより前記距離画像を取得する請求項1から請求項3のいずれかに記載の3次元撮影装置。
- 前記基準有効画素数または前記合計有効画素数が前記第1閾値よりも大きくなった場合に、前記露光条件調整部により設定された全ての前記露光条件毎に取得された前記距離画像に基づいて合成距離画像を生成する距離画像合成部を備える請求項4に記載の3次元撮影装置。
- 各前記距離画像において、前記有効画素となる画素については前記一致度を対応付けて記憶し、
前記距離画像合成部が、合成しようとする前記距離画像の前記有効画素が重複する場合には、前記一致度が高い方の距離値を前記合成距離画像の画素値として採用する請求項5に記載の3次元撮影装置。 - 露光条件を切り替えて距離画像を取得可能な距離画像取得部と、
前記露光条件において取得された複数の前記距離画像における前記計測対象物の位置のばらつきを前記露光条件毎に算出する位置精度算出部と、
計測対象物の前記距離画像の取得に使用される前記露光条件を設定する露光条件調整部とを備え、
該露光条件調整部が、
基準となる前記露光条件である基準露光条件を設定し、
該基準露光条件において取得された基準距離画像における前記計測対象物の位置のばらつきが閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記ばらつきが前記閾値よりも大きい場合に、既に設定された前記露光条件とは異なる追加の追加露光条件であって、該追加露光条件において取得された追加距離画像と前記基準距離画像とを合成して得られた複数の合成距離画像における前記計測対象物の位置のばらつきが最小となる追加露光条件を追加設定し、
前記合成距離画像の前記計測対象物の位置のばらつきが前記閾値以下になるまで、前記合成距離画像を新たな前記基準距離画像として、前記追加露光条件の追加設定を繰り返す3次元撮影装置。 - 基準となる露光条件である基準露光条件を設定し、
該基準露光条件において取得された基準距離画像において距離値を有する有効画素の数である基準有効画素数を算出し、
該基準有効画素数が閾値以下であるか否かを判定し、
前記基準有効画素数が前記閾値以下である場合に、既に設定された前記露光条件とは異なる追加露光条件であって、該追加露光条件において取得された追加距離画像と前記基準距離画像との論理和である合計距離画像の合計有効画素数が最も大きくなる追加露光条件を追加設定し、
該合計有効画素数が前記閾値よりも大きくなるまで、前記合計距離画像を新たな前記基準距離画像として、前記追加露光条件の追加設定を繰り返す3次元撮影条件調整方法。 - 基準となる露光条件である基準露光条件を設定し、
該基準露光条件において取得された複数の基準距離画像における計測対象物の位置のばらつきが閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記ばらつきが前記閾値よりも大きい場合に、既に設定された前記露光条件とは異なる追加の追加露光条件であって、該追加露光条件において取得された複数の追加距離画像と前記基準距離画像とを合成して得られた複数の合成距離画像における前記計測対象物の位置のばらつきが最小となる追加露光条件を追加設定し、
前記合成距離画像における前記計測対象物の位置のばらつきが前記閾値以下になるまで、前記合成距離画像を新たな前記基準距離画像とし、前記追加露光条件の追加設定を繰り返す3次元撮影条件調整方法。
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JP2007094536A (ja) | 対象物追跡装置及び対象物追跡方法 |
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