JP2021034044A - ３次元撮像システムにおける光三角測量からの画像データ中の強度ピーク位置を提供するための方法および装置 - Google Patents

３次元撮像システムにおける光三角測量からの画像データ中の強度ピーク位置を提供するための方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】正確さを改善した対象物の3D撮像を可能にする。
【解決手段】3次元撮像システム(100)で実行される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサ(131)によって検知される光に応じて、画像センサ(131)によって生成される画像データ中の強度ピーク(305, 405, 505, 605)の位置を提供する。デバイス(100, 130, 131, 200, 201, 1200)は、画像データを取得し(1101)、第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定する(1102)ように構成される。位置は、強度ピークが第1のピーク特性に関連する場合には、第1の計算アルゴリズムに従い、強度ピークが第2のピーク特性に関連する場合には、異なる第2の計算アルゴリズムに従って提供される(1103)。
【選択図】図11

Description

本明細書の実施形態は、3次元撮像システムで実行される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサによって検知される光に応じて、画像センサによって生成される画像データ中の強度ピークの位置を提供するための方法および装置に関する。
デジタル画像は、典型的には、画素のアレイとして規定される。アレイ中の画素の数は、通常、解像度と呼ばれる。各画素は、画素の位置の、画像についての情報を含む1つまたは複数の画素値によって表される、すなわち1つまたは複数の画素値に関係する。グレースケール画像では、画素は、その画素の強度を示す負でない整数値によって表される。画像のビット深度は、画素が有することができる値の範囲を規定する。
工場および物流の自動化のための工業用視覚カメラおよびシステムは、3次元(3D)マシンビジョンに基づくことができ、シーンおよび／または対象物の3D画像がキャプチャされる。3D画像によって、「高さ」または「深さ」の情報であって、たとえば、従来の画像でのような、単なる2次元(2D)での画素に関する強度および／または色といった情報ではない、もしくは少なくとも単にそれだけではない情報も含む画像のことを呼ぶ。すなわち、画像の各画素は、画像中の画素の位置に関連する、たとえば、対象物などといった、撮像されたものの位置に対してマッピングする、そのような情報を含むことができる。次いで、3D画像から対象物の特性、すなわち、対象物の3D特性についての情報を抽出し、たとえば、様々な3D画像形式に変換するための処理を適用することができる。高さについてのそのような情報は、レンジデータと呼ぶことができ、したがってレンジデータは、撮像される対象物の高さ測定から、言い換えると、対象物のレンジ測定または距離測定からのデータに対応することができる。代替または追加として、画素は、たとえば、撮像される区域中の光の散乱または光の特定の波長の反射に関するような材料特性についての情報を含むことができる。
したがって、画素値は、たとえば、画素の強度および／またはレンジデータおよび／または材料特性に関係することができる。
たとえば、画像データを検知および提供するように構成されるセンサを有するカメラによって、画像の画像データが1度に1列スキャンされると、または提供されると、ラインスキャン画像データによって、1度に1列の画素が得られる。ラインスキャン画像の特殊な場合は、いわゆる「光のシート」、たとえばレーザ線、3D三角測量によってもたらされる画像データである。レーザは、好ましいことが多いが、同様に「光のシート」を提供できる他の光源、たとえば、発光ダイオード(LED)によってもたらされる光などといった、焦点が合ったままあまり広がらない光を提供できる光源を使用することができる。
3Dマシンビジョンシステムは、そのような光のシートの三角測量に基づくことが多い。そのようなシステムでは、たとえば、対象物上に光またはレーザの線をもたらす特殊な光のパターンとしての光のシートなどといった、特殊な光のパターンで対象物を照射する光源が存在し、その線に沿って、対象物の外形に対応する対象物の3D特性をキャプチャすることができる。そのような線で対象物をスキャンすること、すなわち、ラインスキャンを実施することによって、複数の外形に対応する全対象物の3D特性をキャプチャすることができる。
三角測量のため光のシートを使用する3Dマシンビジョンシステムもしくはデバイスは、光もしくは光のシートに基づいた3D撮像、三角測量、または、レーザ光が使用されるときには単にレーザ三角測量のためのシステムもしくはデバイスと呼ぶことができる。
従来では、光三角測量に基づいて3D画像を生成するため、撮像される対象物からの反射光がカメラの画像センサによってキャプチャされ、画像データ中で強度ピークが検出される。というのは、これらは、入射光で撮像される対象物上の場所に対応する、たとえば、対象物から反射されたレーザ線に対応する位置で生じるためである。検出したピークの画像中の位置によって、ピークをもたらす光が反射した場所から対象物上の位置をマッピングすることになる。光が実際にはどのように反射されるかにより、各ピークは高さおよび幅の両方を有する。ここで、光は、たとえレーザ光の場合でも、対象物から反射すると何らかの程度は、常に広がり拡散することになる。このことは、ピークは、たとえば、画像中の画素の列などといったある方向に沿った、画像中の複数の連続的に生じる画素を含むことを意味する。
画像中のピークの位置を探すため、画像データに対して動作し、たとえば重心を使用して、典型的にはピークの中心に対応する位置を探すことによってピーク位置を提供するアルゴリズム、または同様のアルゴリズムが従来適用されている。
上記に鑑みて、3D画像の正確さ、したがって、正確な3Dデータおよび画像を提供することができる能力も、画像データ中の強度ピークの位置を識別して探すことができる能力に依存することが理解される。
上記に鑑みて、目的は、特に、3D撮像が3D撮像システムによって実施される光三角測量の部分として、対象物から反射した光を検知する画像センサに基づくときに、正確さを改善した対象物の3D撮像を可能にすることなどといった、従来技術に対する1つまたは複数の改善形態または代替形態を提供することである。
光を反射し、概して不透明な表面を有する対象物は、強度ピークの中心位置であって、強度ピークをもたらす光を反射した対象物の表面上の場所に対して良好にマッピングする位置を探すための単一の計算アルゴリズムに基づくような従来の方法が良好に働く。しかし、光が反射される表面が、材料内部からおよび／もしくは材料を介した十分な反射があり、実際の表面で全く反射しないもしくは非常に少しの反射しかない、半透明または透明な材料から作られたとき、これはうまく働かないことが判明した。接着剤およびガラスがそのような材料の例である。この場合の問題は、強度ピークがより弱く、より「広がる」ことにだけではなく、強度ピークの中心がもはや良好な測定値であると観測されなかったことにも関係する。その結果、得られた3D画像は、環境および／または応用分野に依存して、望ましいまたは必要な精度で対象物の部分をキャプチャできないことになる、劣った精度がもたらされる。その代わり、これらの場合に強度ピークのエッジの場所が使用するのにより良好であることが観測されている。すなわち、たとえば湿った接着剤またはガラスの表面といった、ほぼ半透明または透明な材料を有する対象物の表面位置における反射からもたらされる強度ピークの場合、強度ピークのエッジ検出のための計算アルゴリズムを使用するのが最もよい場合があり、一方、対象物の不透明な表面における反射からもたらされる強度ピークの場合、強度ピークの中心検出のための別の計算アルゴリズムを使用するのが最もよい場合がある。材料特性および使用される撮像システムの構成に依存して、検出するエッジは、実際の状況では、当業者には容易に理解されるように、最初または最後のもののいずれかである。したがって、以下では、簡単に記載するために、例において、単に「エッジ」または「最初のエッジ」と呼んで使用する場合があるが、これは、限定することを意図していない。
しかし、実際には、撮像される対象物は、上に述べたように、主に不透明な表面を有するだけでない、または半透明もしくは透明な表面を有するだけでない、両方の種類の表面の混合物であることが通常である。言い換えると、混合したタイプの表面を有するそのような対象物について、強度ピークに関する位置を探すために、単一の計算アルゴリズムだけを適用するのは十分でない。というのは、対象物のどこかの部分は、3D画像によって正しくキャプチャされないことになるためである。
上記に鑑みて、両方の種類の表面を有する対象物を取り扱い、それによって、表面の高さのばらつきなどといった、対象物の3D特性をより正確にキャプチャするための、3D画像の提供を可能にすることができる解決策が望ましいことになる。
さらに、上の議論から、上で言及したもの以外の何らかの他のコンピュータアルゴリズムから利益を得る、撮像される対象物の材料および表面が存在する可能性があることは除外できないことを理解されたい。
本明細書における実施形態の第1の態様によれば、3次元撮像システムで実施される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサによって検知される光に応じて、画像センサによって生成される画像データ中の強度ピークの位置を提供するための1つまたは複数のデバイスによって本目的が達成される。1つまたは複数のデバイスは、画像データを取得し、第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定するように構成される。1つまたは複数のデバイスは、強度ピークが第1のピーク特性に関連する場合には画像データに対して動作する第1の計算アルゴリズムに従い、強度ピークが第2のピーク特性に関連する場合には画像データに対して動作する異なる第2の計算アルゴリズムに従って位置を提供するようにさらに構成される。
本明細書における実施形態の第2の態様によれば、3次元撮像システムで実施される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサによって検知される光に応じて、画像センサによって生成される画像データ中の強度ピークの位置を提供するための1つまたは複数のデバイスによって実施される方法によって、本目的が達成される。1つまたは複数のデバイスは、画像データを取得し、第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定する。1つまたは複数のデバイスは、強度ピークが第1のピーク特性に関連する場合には画像データに対して動作する第1の計算アルゴリズムに従い、強度ピークが第2のピーク特性に関連する場合には画像データに対して動作する異なる第2の計算アルゴリズムに従って位置をさらに提供する。
本明細書における実施形態の第3の態様によれば、前記1つまたは複数のデバイスが実行したとき、1つまたは複数のデバイスに第2の態様に従った方法を実施させる命令を含むコンピュータプログラムによって、本目的が達成される。
本明細書における実施形態の第4の態様によれば、第3の態様に従ったコンピュータプログラムを含む担体によって本目的が達成される。
本明細書の実施形態は、上で議論したような少なくとも2つの計算アルゴリズムが利用可能であること、潜在的には、各強度ピークについて両方が使用されるが、3D画像で使用される位置を提供するため最後には、当然、本明細書で議論したような最もよく適したアルゴリズムとなるただ1つが使用されるということに基づく。2つのピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定すること、次いでそれに従って位置を提供することによって、最もよく適したアルゴリズムを使用することが可能である。上で示し本明細書のさらに別のところで説明されるように、2つの計算アルゴリズムのどちらが、強度ピークをもたらす光を反射した対象物の表面上の場所に最も正確にマッピングする位置を提供するのに最もよく適しているかをピークの特性が示すために、この目的でピーク特性を使用するのが可能である。
したがって、本明細書の実施形態のおかげで、光を異なって反射する異なる特性を有する表面の混合物を対象物が備えるとき、3D撮像システムによって実施される光、たとえばレーザ三角測量によって、対象物のより正確な3D画像を提供し、それによって、強度ピークの位置を探す異なる方法から恩恵を被ることが可能である。特に、何らかの固体材料表面およびたとえば接着剤を有する表面を備える対象物の場合など、撮像される対象物が、主に不透明な表面および何らかのかなりの程度が半透明または透明である表面を備えるときに、より正確な3D画像が可能である。そのような対象物は、別の第2の部分に取り付けられる固体の第1の部分が、この目的で、接着剤を備えているときに、形成される場合がある。
本明細書の実施形態の例は、以下で簡単に記載される、添付の概略図を参照して、より詳細に記載される。
3D画像の提供のための三角測量ベースの3D撮像システムであって、本明細書の実施形態を実装できるシステムを概略的に図示する図である。 本明細書の実施形態を実行するように構成できる、例示的なシステムを概略的に図示する図である。 強度ピークの中心位置が対象物上の表面位置の良好な測定値であるときの状況を概略的に例示する図である。 強度ピークのエッジ位置が、強度ピークの中心位置よりも対象物上の表面位置のより良い測定値であるときの状況を概略的に例示する図である。 強度ピークのエッジ位置が、強度ピークの中心位置よりも対象物上の表面位置の良好でより良い測定値であるときの別の状況を概略的に例示する図である。 強度ピークの中心位置が対象物上の表面位置の良好な測定値となるときの状況を概略的に例示する図である。 強度ピークのエッジ位置が計算アルゴリズムによってどのように決定できるのかの異なる方法を概略的に図示する図である。 強度ピークのエッジ位置が計算アルゴリズムによってどのように決定できるのかの異なる方法を概略的に図示する図である。 強度ピークのエッジ位置が決定されるべきときに、どのようにして増やした露出を使用できるかを概略的に示す図である。 強度ピークのエッジ位置が決定されるべきときに、どのようにして増やした露出を使用できるかを概略的に示す図である。 対象物の3D画像における強度が、対象物の異なる部分にどのように分布し得るかを図示する図である。 図9Aであるが、強度ピークの位置が、位置を決定するための2つの異なる計算アルゴリズムに従ってやはり描かれた図である。 強度ピークの特性を決定するために、どのようにして散乱測定を使用できるかを概略的に示す図である。 強度ピークの特性を決定するために、どのようにして散乱測定を使用できるかを概略的に示す図である。 本明細書の実施形態に従った方法の実施形態を概略的に図示するフローチャートである。 本明細書の実施形態に従った1つまたは複数のデバイスの実施形態、およびどのようにしてそのようなデバイスが図11に関係して記載される方法および動作を実行するように構成できるのかを図示するための機能ブロック図である。 前記1つまたは複数のデバイスに図11に関係して記載される方法および動作を実施させるための、コンピュータプログラムおよびその担体に関係する実施形態を図示する概略図である。
本明細書の実施形態は例示的な実施形態である。これらの実施形態は、必ずしも相互に排他的であるわけではないことに留意されたい。1つの実施形態からの構成要素は、別の実施形態中に存在すると暗黙のうちに仮定することができ、どのようにしてそれらの構成要素を他の例示的な実施形態で使用できるのかは、当業者なら明らかであろう。
図1は、背景技術で言及したようなそのようなタイプの3D撮像システムの例、したがって、マシンビジョンシステムの例でもある、すなわち、3D撮像システム100を概略的に図示する。さらに下で説明されるように、システム100は、本明細書の実施形態を実施するために使用することができる。
システム100は、ここでは背景技術で言及したような光のシートの三角測量の形での光三角測量を実施するように構成される。システム100は、図では光のシートとして例示および図示される特定の光のパターン111で撮像される対象物を照射するための、たとえばレーザといった光源110をさらに備える。光は、やはり背景技術で議論したように、レーザ光であってよいが、そうである必要はない。示した例では、対象物は、車の形の第1の対象物120および歯車構築物の形の第2の対象物121によって例示される。特定の光のパターン111が対象物に入射すると、これは、対象物上の特定の光のパターン111の投影に対応し、これは、特定の光のパターン111が対象物と交差していると見ることができる。たとえば、示した例では、光のシートとして例示された特定の光のパターン111は、第1の対象物120上の光の線112をもたらす。特定の光のパターン111は、対象物によって、より具体的には、交点すなわち示した例の光の線112における対象物の部分によって反射される。測定システム100は、画像センサ(図1Aには図示せず)を備えるカメラユニット130をさらに備え、画像センサは、特定の光のパターンが対象物によって反射されるときに画像センサ上の入射光となるように、光源110および撮像される対象物に関係して配置される。画像センサは、入射光を画像データに変換するための、典型的にはチップとして実装される装置である。反射によって画像センサ上の前記入射光をもたらす対象物の前記部分は、それによって、カメラユニット130および画像センサによってキャプチャすることができ、対応する画像データを生成して、さらなる使用のために提供することができる。たとえば、示した例では、特定の光のパターン111は、第1の対象物120の車の屋根の一部の光の線112において、カメラユニット130および画像センサに向けて反射され、これによって、車の屋根の前記部分についての情報を有する画像データを生成および提供することができる。測定システム100の幾何形状、たとえば、どのようにして画像センサ座標がワールド座標たとえば、撮像される対象物およびその状況に関連する、たとえばデカルト座標である座標系123の座標と関係するかがわかると、画像データを、たとえば撮像される対象物の3D形状または外
形といった3D特性についての情報に好適な形式で変換することができる。たとえば、前記3D形状または外形といった前記3D特性についての情報は、任意の好適な形式で3D特性を記述するデータを含むことができる。
対象物の複数の部分を照射し、画像センサ上に反射光をもたらすように、たとえば光源110および／または第1の対象物120もしくは第2の対象物121などといった撮像される対象物を動かすことによって、実際に典型的には、対象物をスキャンすることによって、たとえば、第1の対象物120の示される外形画像140-1〜140-Nなどといった対象物の複数の連続した外形に対応する、対象物のより完全な3D形状を記述する画像データを生成することができ、ここで、各外形画像は、カメラユニット130の画像センサが外形画像をもたらす光を検知したときに特定の光のパターン111が反射された、第1の対象物120の等高線を示す。図に示されるように、光源110およびカメラユニット130を典型的には固定して、ベルトコンベア122または同様のものを使用して、対象物を特定の光のパターン112を通して動かすことができ、または特定の光のパターン111および／またはカメラユニット130を対象物上で動かすことができ、その結果、対象物のすべての部分、または少なくとも光源110に面するすべての部分が照射されて、カメラユニットは、撮像に望ましい対象物のすべての部分から反射される光を受け取る。
上記から理解されるように、たとえば、第1の対象物120の、カメラユニット130および画像センサによって提供される画像は、外形画像140-1〜140-Nのいずれか1つに対応することができる。外形画像140-1〜140-Nのいずれかに示される第1の対象物の等高線の各位置は、画像センサによってキャプチャされた画像データ中の強度ピークの識別、およびこれらの強度ピークの位置を探すことに基づいて決定される。
図2は、下でさらに詳細に記載されるような、本明細書の実施形態を実行するように構成できる、1つまたは複数のデバイスを備える例示的なシステム200を概略的に図示する。システム200は、図1に関係して上で言及したものと同じカメラユニット130であってよいカメラユニットを備え、さらに、図1に関係して上で議論したものと同じ画像センサであってよい画像センサ131を備える。カメラユニット130および画像センサ131によって提供される画像から導かれる画像および／または情報は、たとえば、コンピュータなどといった計算デバイス201へ、カメラユニット130の外部でのさらなる処理のために、転送たとえば送信するのが望ましい場合がある。そのようなさらなる処理は、追加または代替で、別個の、すなわち、画像プロセッサ131とは別個だが依然としてカメラユニット130に含まれる、たとえば組み込まれる別個の計算ユニットまたはデバイス(図示せず)によって実施することができる。システム200は、3D撮像システム100に、完全にまたは部分的に含まれる、すなわち属することができる。
本明細書の実施形態に対する発展形態として、背景技術に示された状況が、さらに詳述されることになる。
光を反射し、概して不透明な表面を有する対象物は、強度ピークの中心位置であって、強度ピークをもたらす光を反射した対象物の表面上の場所に対して良好にマッピングする位置を探すための単一の計算アルゴリズムに基づくような従来の方法が良好に働く。しかし、光が反射される表面が、材料内部からおよび／もしくは材料を通した十分な反射があり、実際の表面で全く反射しないもしくは非常に少しの反射しかない、半透明または透明な材料から作られたとき、これはうまく働かないことが観察された。半透明または透明な材料は、典型的には、不透明な基板上に堆積される。接着剤およびガラスがそのような材料の例である。この場合の問題は、強度ピークがより弱く、より「広がる」ことにだけ関係するのではなく、強度ピークの中心がもはや良好な測定値であると観測されなかったことである。その結果、得られた3D画像は、環境および／または応用分野に依存して、望ましいまたは必要な精度で対象物の部分をキャプチャできないことになる、劣った精度がもたらされる。その代わり、これらの場合に強度ピークのエッジの場所が使用するのにより良好であることが観測されている。すなわち、たとえば湿った接着剤またはガラスの表面といった、ほぼ半透明または透明な材料を有する対象物の表面位置における反射からもたらされる強度ピークの場合、強度ピークのエッジ検出のための計算アルゴリズムを使用するのが最もよい場合があり、一方、対象物の不透明な表面における反射からもたらされる強度ピークの場合、強度ピークの中心検出のための別の計算アルゴリズムを使用するのが最もよい場合がある。
しかし、実際には、撮像される対象物は、上に述べたように、主に不透明な表面を有するだけでない、または半透明もしくは透明な表面を有するだけでない、両方の種類の表面の混合物であることが通常である。言い換えると、混合したタイプの表面を有するそのような対象物について、強度ピークに関する位置を探すために、単一の計算アルゴリズムだけを適用するのは十分でない。というのは、対象物のどこかの部分は、3D画像によって正しくキャプチャされないことになるためである。
上記に鑑みて、両方の種類の表面を有する対象物を取り扱い、それによって、表面の高さのばらつきなどといった、対象物の3D特性をより正確にキャプチャするための、3D画像の提供を可能にすることができる解決策が望ましいことになる。
図3は、強度ピーク305の中心位置が対象物上の表面位置325の良好な測定値であるときの状況を概略的に例示する。ここで理解を容易にするために、図1への参照が行われ、図3の光源110およびカメラ130は、示されたように、図1の3D撮像システム100のものであってよい。光源110は、ここで、対象物の表面320上に、より具体的には、表面位置325上に入射する光311を提供する。入射光は、こうして、たとえば、光の線112によってカバーされる表面位置といった、対象物120上のある表面位置に入射する特定の光のパターン111の部分に対応することができる。表面位置325を含む表面320は不透明であり、したがって、図で概略的に示したように、強度ピーク305の中心位置は、表面位置325の正確な測定値をもたらす。言い換えると、従来の材料上で、狭くて強い反射を観察することができ、観察される反射に対応する強度ピークの中心は、位置についての良好な推定となる。
しかし、光、たとえばレーザ光は、たとえば湿った半透明の接着剤表面上では、何ら反射をもたらさない場合がある。その代わり、材料内で反射して散乱するレーザの効果として、弱い「輝き(glow)」を見ることができる。これによって、以下の図に概略的に図示されるような、非常に弱く、とても広く観察される反射がもたらされる。
図4は、強度ピーク405のエッジ位置が、強度ピークの中心位置よりも対象物上の第1の表面位置425aのより良い測定値であるときの状況を概略的に例示する。わかるように、図は、以前の図との類似性を有するが、以下における焦点は、差異にだけ当てられることになる。光源110は、ここで、対象物の表面422上に、より具体的には、表面位置425a上に入射する光411を提供する。表面422は、ここでは、半透明などといった、ほぼ半透明または透明であって、ある第1の厚さで、対象物の下にある不透明な表面420上にたとえば堆積によって配置することができる、たとえば接着剤またはガラス層などといった、半透明または透明の材料層421の表面である。対象物は、図3のものと同じ対象物であってよいが、表面422が表面320以外の対象物上のどこかに配置される、または下にある不透明な表面420が半透明または透明な材料層421によってカバーされた表面320であってよい。図で概略的に示したように、強度ピーク405のエッジ位置は、ここで、中心位置よりも表面位置425aの良好でより正確な測定値をもたらし、使用した場合には第2の表面位置425bを示すことになる。
図5は、強度ピーク505のエッジ位置が、強度ピークの中心位置よりも対象物上の表面位置525の良好でより良い測定値であるときの別の状況を概略的に例示する。図5は、図4と比べなければならない。図5では、対象物は何もかも図4と同じであってよい。ただし、図4の半透明または透明の材料層421よりも薄い半透明または透明の材料層521がある。表面位置、たとえば表面位置425aまたは525が配置されるほぼ半透明または透明の材料の厚さとはほぼ独立な中心位置よりも、エッジ位置は、より正確な測定値であると観測されたことを説明するための比較である。半透明または透明の材料層がより薄くなると、強度ピークは、典型的には、やはり図に示されるように、より狭い幅になる。
図6は、強度ピーク605の中心位置が表面位置425aの良好な測定値となるときの状況を概略的に例示する。図6は、図4と比べなければならない。図6では、図で同じであるいくつかの参照番号によってやはり示されるように、対象物は何もかも図4と同じであってよい。ただし図5では、たとえば、半透明または透明の材料層421を構成していた湿った接着剤が乾燥して材料層621になったときに、特性が変化した後に半透明または透明の材料層421となる材料層621がある。乾燥プロセスが停止し接着剤が乾いて固まるまで、たとえば接着剤の乾燥によって変化した材料特性は、表面422を反射性に、たぶん、より一層反射性にして、ますます不透明にしている。結果として、エッジにおいて、サブピークが見えるようになり、乾燥プロセスの期間に高さを増して形成することができる。いくつかの材料では、最終結果は、たとえば図3のようなピークであってよい、すなわち、乾燥期間のサブピークは、最後には、図3のものに対応するピークになる。その代わりに最終結果が図6に概略的に図示されるようなものである場合、これは、表面がほぼ反射性となっていること、すなわちあるかなりの程度は不透明であるが、同時にある程度は入射光について半透明または透明のままであることに起因する場合がある。それにもかかわらず、表面が十分に反射性となりサブピークが形成されると、強度は主にサブピークに集中することになり、したがって、サブピークは、表面位置425aと同じ位置であってよい表面位置635の良好な測定値となる。
エッジ位置を使用することは、同じ表面上の参照測定値と良好に相関することが見いだされたが、これは、接着剤表面が固くなり、このことによってやはり表面上で反射が増えて見えるようになった後である。また、上で説明したように、接着剤がより厚いと観察されるピークはより広くなり、したがって、ピーク中心の測定値で、すなわち、強度ピークの中心位置が使用される場合により大きい誤差がもたらされる。
図7A、図7Bは、強度ピークのエッジ位置が計算アルゴリズムによってどのように決定できるのかの異なる方法を概略的に図示する。図は、4画素についての強度値を示しており、1つの画素は第1の強度値I0を有し、その後の隣の画素は第2の強度値I1を有する。図に示されるように、さらに、予め規定された、たとえば予め決められた閾値がある。
簡単で少し粗い方法は、エッジ位置を、閾値より上の強度値を有する最初の画素の位置すなわち、図7Aにおいて矢印の1つによって示されるようにI1を有する画素の位置と決めることである。
別の方法は、たとえば次式に従って、図7Aで他の矢印によって示されるようなサブピクセル位置を計算することである。
I0の位置+(閾値-I0)/(I1-I0) (式1)
ここで、I0は、閾値より下の最上の強度値を表し、I1は、閾値より上の最初の強度値を表す。
さらに別の方法は、図7Bに図示されるように、「ピーク始点」、すなわち、閾値を超えることになる強度値の増加が始まるところのサブピクセル位置を推定することである。したがって、ここではI1を有する画素について、閾値を超えるときに、ピーク始点は次式に従って推定することができる。
I0の位置-I0/(I1-I0) (式2)
エッジ位置が使用されるべき強度ピークの一般的な問題は、強度ピークが弱いことである。すなわち、強度ピークの高さおよび最も高い強度値が比較的小さく、エッジ位置を探すのは、これによって特に悪影響を被る可能性がある。エッジは、たとえば、ノイズがエッジ位置を見つけることを難しくすること、またはエッジ位置が望ましい精度で決定できないことによって不明瞭になる場合がある。これを克服するために、より長い露出時間を使用して強度ピークを生成することができ、エッジ位置を決定するための計算アルゴリズムをこれらの強度ピークに対して動作させることができる。従来では、たとえば図3のような強度ピークでは、より長い露出時間は、ピークの最も高い強度値を飽和させ、それらすべてを同じにし、それによって正確な中心位置を探すのをより困難にする。すなわち、より長い露出時間は、その場合には、かえって精度を下げる可能性がある。しかし、エッジ位置が決定される場合には、中心は問題ではない。
図8A、図8Bは、強度ピーク805aのエッジ位置が決定されるべきときに、どのようにして増やした露出を使用できるかを概略的に示す。図8Aでは、中心を指す矢印によって図に示されるように、強度ピークの中心位置が決定されるべきときに好適な従来型露出時間。図8Bは、図8Aよりも長い露出時間を使用したとき、全体的により高い強度値がもたらされ、第1のエッジを指す別の矢印によって示されるような、強度ピークのエッジ位置を決定するのを容易にすることを示すが、やはり示されるように、強度ピークの中心において、露出過多に起因する飽和がもたらされる。
図9Aは、対象物の画像における強度が、画像センサによってキャプチャされて、対象物の異なる部分にどのように分布し得るかを図示する。対象物のここで撮像した部分は、接着剤によってカバーされた基板の部分を有する不透明な基板からなり、ここで、接着剤は、その表面で光をほぼ反射しない上で議論したような半透明または透明な材料であり、一方基板は不透明で反射性である。白い部分は、より高い強度を有する画素を示し、灰色部分は、より低い強度を有する画素を示す。黒い部分は、対象物における反射からの光を、画像センサがほぼ受け取らなかった場所を図示する。わかるように、接着剤の場合には、受け取る強度が広がって弱くなり、基板の場合には、より狭く集中する。
図9Bは、図9Aであるが、強度ピークの位置が、位置を決定するための2つの異なる計算アルゴリズムに従ってやはり描かれている。一方は中心位置すなわちピーク中心を決定するため、一方はエッジ位置すなわちピークエッジを決定するためである。したがって、これらの計算アルゴリズムは、同時に対象物の同じ外形を撮像するために使用する場合、異なる結果をもたらすことになる。当然、両方が正しいとはならない。大きな差異は、接着剤に関係する。中心位置が使用されている場合は、エッジ位置が使用されているときに撮像した高さよりも著しく低い接着剤の高さが撮像される結果となる。結論として、上記から理解されるように、接着剤に関しては、エッジ位置がより正確な測定値をもたらし、基板に関しては、中心位置がより正確な測定値をもたらす。計算アルゴリズムを組み合わせること、すなわち、図におけるように対象物の両方を使用するが、対象物のどの部分が撮像されるのかに依存して、最良の結果を達成することができる。すなわち、接着剤および基板の両方で対象物の最も正確な3D画像がもたらされる。
上で説明したように、強度ピークの特性は、表面の材料のタイプと相関するために、これらの特性を使用して、結果の画像でどの場所を使用するかを決定することができることが理解される。
ピークの分類は、前記特性についての情報、たとえば、ピークの強度および／または形状、たとえば、ピークおよび／またはピーク幅以外の強度に関係するような異なる種類のレーザ散乱測定値を使用して行うことができる。ここで、ピークがどのクラスに属するかを使用して、どの位置が最も正確な測定値となるかを決定することができる。
図10A、図10Bは、どのようにして異なる種類の情報を提供する、たとえば計算し、次いで強度ピークの特性を決定するおよび／または各ピークを分類するために使用することができるかを図示する。図は、図9A、図9Bと比較することができる。というのは、同じ画像データに関係するためである。
図10Aでは、たとえば測定によって、および／または図9Aに示されるような強度を有する画像データ上での計算によって、強度ピークの散乱の測定値が使用されている。これらは、散乱の測定値を提供するために利用可能な異なるアルゴリズムである。散乱を測定する1つの方法が、EP1985969に開示される。図でわかるように、散乱測定値は、ピークの特性またはクラスを決定するのを非常に簡単にすることができる。散乱測定値が、ある、たとえば予め決められた閾値より上である場合、強度ピークがある特性に関連する、たとえば有すると決定することができ、このことが今度は、強度ピークについて使用するため、どの位置、たとえばエッジまたは中心が好適であるかを示す。
図10Bでは、強度ピークの幅の測定値が使用されている。わかるように、図10Aにおける散乱測定値の場合のように差異が明白ではないが、ここでも、明らかな差異が存在する。
上記からいくつかの結論を整理する。ある3D光三角測量用途では、従来の強度ピークの中心位置は、正確な撮像に使用できない。それらでは、たとえば、何らかの接着剤表面上で十分正確な測定値がもたらされない。これは、接着剤などの半透明の媒体内での、光の散乱が大きいことに起因する。これが対象であってよい応用分野は、たとえば基板上の接着剤の層の場合といった、透明または反透明の表面を有する対象物の形状の検査である。たとえば、基板の形状を測定することが重要であってよく、同時に、接着剤の形状を、たとえば、仕様内であることを確実にするために接着剤ビーズの形状を正確に計算することができることが重要であってよい。本明細書の実施形態は、接着剤と基板表面の両方の正確な3D位置測定を可能にする。
図11は、上記に基づき、本明細書の実施形態に従った方法の実施形態を概略的に図示するフローチャートである。本方法を形成することができる下の動作は、たとえば3D撮像システム100といった3D撮像システム中で実施される光三角測量の一部として、対象物上で光が反射された後、画像センサによって検知される光に応じて、たとえば画像センサ131といった画像センサによって生成される画像データ中の、たとえば、強度ピーク305、405、505、605のうちの任意の1つといった強度ピークの位置を提供するためのものである。理解されるように、画像データは、典型的には、画像センサによって検知された画像の画素を含む、または対応する。
方法および／または動作は、デバイス、すなわち、下で別個にさらに議論される1つまたは複数のデバイスによって実施することができる。
さらに、下の動作は、任意の好適な順番で行うことができ、および／または、可能であり好適なときには、時間的に完全にもしくは部分的に重複して実行することができることに留意されたい。
動作1101
デバイスが画像データを取得する。画像データは、たとえば、画像センサ131および／もしくはカメラユニット130内で得ることができ、ならびに／またはたとえば計算デバイス201といった別個のデバイスもしくはユニットが、画像センサ131および／もしくはカメラユニット130から画像データを受け取ることによって画像データを得ることができる。
動作1102
デバイスは、第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定する。第1の特性と第2の特性は、いくつかの実施形態では、それぞれ、強度ピークの第1の分類と第2の分類に帰することができる。すなわち、各強度ピークは、第1のクラスもしくはタイプまたは第2のクラスもしくはタイプのいずれかへと分類すること、すなわちいずれかであると決定することができ、ここで各々のそのようなクラスまたはタイプは、異なるピーク特性に関連する。たとえば、強度ピークが第1のクラスであると決定される場合、強度ピークは第1の特性に関連し、強度ピークが第2のクラスであると決定される場合、強度ピークは第2のピーク特性に関連する。
前記第1のピーク特性と前記第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかについての前記決定は、強度ピークの形状および／または高さの表示に基づいてよい。どちらのピーク位置が使用するのに最も好適であるかを見いだすのに、形状および／または高さが好適であることは、以前の図および議論から理解される。表示は、画像データについての測定値に基づくこと、および／または、たとえば、画像データに関連する画像センサによって提供される補足情報を得ること、たとえば受け取ること、およびたとえば含むことができる。前記形状の表示は、たとえば、強度ピークについての散乱測定値から、および／または強度ピークの幅についての情報から、および／または強度ピークの高さと幅の関係についての情報から得ることができる。
いくつかの実施形態では、強度ピークは、強度ピークの高さが予め決められた第1の高さの閾値より上であるように示されること、および／または強度ピークの幅が予め決められた第1の幅の閾値より下であるように示されること、および／または高さと幅の比が予め決められた第1の高さと幅の比の閾値より大きいように示されることに応じて第1のピーク特性に関連するように決定される。
いくつかの実施形態では、強度ピークは、強度ピークの高さが予め決められた第2の高さの閾値より下であるように示されること、および／または強度ピークの幅が予め決められた第2の幅の閾値より上であるように示されること、および／または強度ピークの高さと幅の比が予め決められた第2の高さと幅の比の閾値より下であるように示されることに応じて第2のピーク特性に関連するように決定される。
たとえば上で議論したような2つのクラスのうちのいずれか1つに分類することによって、各強度ピークは、第1の特性または第2の特性のいずれかに関連付けられることを予め決めることができるために、実際には、強度ピークが2つの特性のうちの1つに関連付けられるかを検査するので十分とすることができ、そうでない場合は、他の特性に関連付けられると結論することができることが理解される。
いくつかの実施形態では、強度ピークが対象物の不透明な部分での反射からもたらされるという表示に応じて、強度ピークが第1のピーク特性に関連付けられると決定される。いくつかの実施形態では、強度ピークが対象物のほぼ半透明および／または透明な部分内での反射からもたらされるという表示に応じて、強度ピークが第2のピーク特性に関連付けられると決定される。対象物のほぼ半透明および／または透明な部分は、接着剤またはガラスの部分に対応してよい。ここで表示は、もちろん、どんな種類の材料の表面およびタイプから反射が来たのかを示すことができるために、たとえば強度ピークの高さおよび／または形状にやはり基づくことができるが、たとえば、あるタイプの対象物が撮像されることおよび／または撮像される対象物の部分は不透明または半透明および／もしくは透明となることという知識に基づくなどの、撮像される対象物についての情報に基づくこともできる。いくつかの実施形態では、複数の隣接する測定値についての表示ならびにピーク位置は、選択のために使用されるフィルタ処理した表示を得るために一緒に処理される。前記フィルタ処理した表示は、たとえばレーザスペックルなどからのノイズに関してよりしっかりした選択を与える。
動作1103
デバイスは、強度ピークが第1のピーク特性に関連する場合には、画像データに対して動作する第1の計算アルゴリズムに従い、強度ピークが第2のピーク特性に関連する場合には、画像データに対して動作する異なる第2の計算アルゴリズムに従って位置を提供する。
第1の計算アルゴリズムは、強度ピークの中心位置を決定することに関係してよい。第1の計算アルゴリズムは、たとえば、これを行ういくつかの従来の方法に従って中心位置を決定することに基づいてよく、たとえば、強度ピークに関連する最も高い強度の位置を決定することに関係してよい。
第2の計算アルゴリズムは、強度ピークのエッジの位置を決定することに関係する。たとえば、第2の計算アルゴリズムは、どこで強度ピークの強度値が予め決められたエッジ閾値より上に増加するかに基づいて位置を決定することに関係してよい。第2の計算アルゴリズムは、たとえば、図7A、図7Bに関係して上で開示したものに基づくことができる。
いくつかの実施形態では、画像データは、それぞれ、第1の露出時間と別の第2の露出時間からもたらされる画素毎の2つの強度値を含む。次いで、第1の露出時間からもたらされる強度値を第1の計算アルゴリズムに従って位置を提供するために使用することができ、第2の露出時間からもたらされる強度値を第2の計算アルゴリズムに従って位置を提供するために使用することができる。いくつかの実施形態では、第2の露出時間は第1の露出時間よりも長い。これは、特に、第2の計算アルゴリズムがエッジ位置を探すことに関係する場合である。この理由は、たとえば、図8を参照して上で議論した。
さらに、わかるように、上の方法および動作は、たとえば画像センサの各列の画像データについて実施することができ、列毎に1つの強度ピーク位置を提供する結果となり、提供した位置は、画像センサによって撮像されている対象物の外形または等高線を形成する、すなわち、たとえば強度外形画像140-1〜140-Nのうちの任意の1つに対応する、対象物の3D外形画像がもたらされる。あるいはより一般的に、下の動作を、たとえば画像データ中の複数の強度ピークに実施し、それによって、たとえば、対象物の位置、好ましくは光が反射されたその表面における、対象物の等高線の3D撮像が可能になる。こうして、強度ピークは、画像データ中の連続して生じる画素のそれぞれの組に関連することができ、ここでたとえば各組は、画素の列または行の画素であってよい。
上の方法および／または動作は、たとえば、画像センサからなどといった、得られた画像データ上で好適な計算および／または処理をする能力を有する原理的には任意のデバイスによって実施することができ、またはそのような画像センサであってよい。デバイスは、いくつかの実施形態では、たとえば131などといった画像センサおよびたとえば計算デバイス201などといった計算デバイスの両方を備えることができ、ここで、画像センサは、たとえば、アルゴリズム毎に1つの2つのピーク位置、ならびに場合によって、画像データおよび／または強度ピークの高さおよび／または散乱についての情報などの、強度ピークの特性についてのいくつかの補足情報を提供することができる。計算デバイスは、次いで、ピーク位置および補足情報を取得し、それを使用して、第1のピーク特性と第2のピーク特性のどちらが関連するかを決定し、次いで、それに従って2つのピーク位置から(最良の)ピーク位置を提供することができる。したがって、前記方法および／または上の動作は、1つまたは複数のデバイス、たとえば3D撮像システム100、カメラユニット130、画像センサ131、例示的なシステム200、計算デバイス201によって実施することができる。
結論として、本明細書の実施形態は、こうして上で議論したような少なくとも2つの計算アルゴリズムが利用可能であること、潜在的には、各強度ピークについて両方が使用されるが、3D画像で使用される位置を提供するため最後には、当然、本明細書で議論したような最もよく適したアルゴリズムとなるただ1つが使用されるということに基づくと考えることができる。2つのピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定すること、次いでそれに従って位置を提供することによって、最もよく適したアルゴリズムを使用することが可能である。上で示し本明細書のさらに別のところで説明されたように、2つの計算アルゴリズムのどちらが、強度ピークをもたらす、光を反射した対象物の表面上の場所に最も正確にマッピングする位置を提供するのに最もよく適しているかをピークの特性が示すために、この目的でピーク特性を使用するのが可能である。
したがって、本明細書の実施形態のおかげで、光を異なって反射する異なる特性を有する表面の混合物を対象物が備えるとき、3D撮像システムによって実施される光、たとえばレーザ三角測量によって、対象物のより正確な3D画像を提供し、それによって、強度ピークの場所を探す異なる方法から恩恵を被ることが可能である。特に、何らかの固体材料表面およびたとえば接着剤を有する表面を備える対象物の場合など、撮像される対象物が、主に不透明な表面および何らかのかなりの程度が半透明または透明である表面を備えるときに、より正確な3D画像が可能である。そのような対象物は、別の第2の部分に取り付けられる固体の第1の部分が、この目的で、接着剤を備えているときに、形成される場合がある。
図12は、本方法および／または動作を実施するため図11に関係して上で議論したデバイスであってよい1つまたは複数のデバイス1200、すなわちデバイス1200の実施形態を図示するための概略ブロック図である。概略ブロック図は、図11に関係して上で議論した方法および動作を実施するようにどのようにデバイス1200を構成することができるかについての実施形態を図示するためでもある。
したがって、デバイス(2)1200は、3次元撮像システムで実施される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサによって検知される光に応じて、画像センサによって生成される画像データ中の強度ピークの位置を提供するためのものである。
デバイス1200は、処理手段などの処理モジュール1201、プロセッサなどのたとえば1つもしくは複数の処理回路を含む1つもしくは複数のハードウェアモジュール、および／または前記方法および／もしくは動作を実施するための1つもしくは複数のソフトウェアモジュールを備えることができる。
デバイス1200は、コンピュータプログラム1203を含有するもしくは記憶するなど含むことができるメモリ1202をさらに備えることができる。コンピュータプログラム1203は、前記方法および／または動作を実施するため、デバイス1200が直接または間接的に実行可能な「命令」または「コード」を含む。メモリ1202は、1つまたは複数のメモリユニットを備えることができ、本明細書の実施形態の機能および動作に関与するまたは実施するための構成、データおよび／または値などといった、データを記憶するようにさらに構成することができる。
さらに、デバイス1200は、例示的なハードウェアモジュールとして、データを処理することたとえばデータをエンコードすることに関与する処理回路1204を備えることができ、1つもしくは複数のプロセッサまたは処理回路を備えるまたは対応することができる。処理モジュール1201は、処理回路1204を備える、たとえば処理回路1204「の形で具体化する」または処理回路1204「が実現する」ことができる。これらの実施形態では、メモリ1202は、処理回路1204が実行可能なコンピュータプログラム1203を含むことができ、それによって、デバイス1200は、前記方法および／またはその動作を実施するように動作可能または構成される。
典型的には、たとえば処理モジュール1201といったデバイス1200は、たとえば情報を他のデバイスとの間で送受信するなどといった、他のユニットおよび／またはデバイスとの間の任意の通信をたとえば実施することによって関与するように構成される、入出力(I/O)モジュール1205を備える。入出力モジュール1205は、利用可能なときに、モジュールを取得すること、たとえばモジュールを受信すること、および／またはモジュールを提供すること、たとえばモジュールを送信することによって例示することができる。
さらに、いくつかの実施形態では、たとえば処理モジュール1201といったデバイス1200は、例示的なハードウェアとして、取得モジュール、提供モジュール、エンコードモジュールのうちの1つもしくは複数、および／または、本明細書の実施形態の動作を実行するためのソフトウェアモジュールを備える。これらのモジュールは、処理回路804によってすべてまたは部分的に実装することができる。
デバイス1200、および／または処理モジュール1201、および／または処理回路1204、および／またはI/Oモジュール805、および／または取得モジュールは、したがって、図11に関係して上で記載したように、前記画像データを取得するように動作可能または構成することができる。
さらに、デバイス1200、および／または処理モジュール1201、および／または処理回路1204、および／または決定モジュールは、図11に関係して上で記載したように、第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが強度ピークに関連するかを決定するように動作可能または構成することができる。
さらに、デバイス1200、および／または処理モジュール1201、および／または処理回路1204、および／または入出力モジュール1205、および／または提供モジュールは、したがって、強度ピークが第1のピーク特性に関連する場合には、画像データに対して動作する前記第1の計算アルゴリズムに従い、強度ピークが第2のピーク特性に関連する場合には、画像データに対して動作する前記異なる、第2の計算アルゴリズムに従って位置を提供するように、すなわち図11に関係して上で記載したように、動作可能または構成することができる。
図13は、上で議論した前記デバイス1200に前記方法および動作を実施させるための、コンピュータプログラムおよびその担体に関係するいくつかの実施形態を図示する概略図である。
コンピュータプログラムは、コンピュータプログラム1203であってよく、処理回路1204および／または処理モジュール1201が実行すると、デバイス1200に上で述べたように実施させる命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムを含むたとえばコンピュータプログラム製品といった担体、より具体的にはデータ担体が提供される。担体は、電気信号、光信号、無線信号、およびコンピュータ可読記憶媒体、たとえば図に概略的に図示されるようなコンピュータ可読記憶媒体1301のうちの1つであってよい。コンピュータプログラム1203は、したがって、コンピュータ可読記憶媒体1301上に記憶することができる。担体という用語によって、一時的な伝播信号を除外する場合があり、それに対応して、データ担体が非一時的なデータ担体を呼ぶ場合がある。コンピュータ可読記憶媒体であるデータ担体の非限定の例としては、メモリカードもしくはメモリスティック、CDもしくはDVDなどのディスク記憶媒体、または典型的にはハードドライブもしくは固体ドライブ(SSD)に基づいた大容量記憶デバイスがある。コンピュータ可読記憶媒体901は、たとえばインターネットまたはローカルエリアネットワーク(LAN)といったコンピュータネットワーク1302にわたってアクセス可能なデータを記憶するために使用することができる。コンピュータプログラム1303は、さらに、純粋なコンピュータプログラムとして提供してよく、または1つまたは複数のファイルに含まれてよい。1つまたは複数のファイルは、コンピュータ可読記憶媒体1301上に記憶することができ、たとえば、図に示されるように、たとえばサーバを介してたとえばコンピュータネットワーク1302にわたってダウンロードすることによって利用可能であってよい。サーバは、たとえば、ウェブサーバまたはファイル転送プロトコル(FTP)サーバであってよい。1つまたは複数のファイルは、たとえば処理回路1204が実行することによって、上に記載したように第1のノードに実施させるため、前記第1のノードに直接または間接ダウンロードし前記第1のノード上で実行するための、たとえば実行可能ファイルであってよい。1つまたは複数のファイルは、追加または代替で、中間ダウンロードおよびコンパイルのためであってよく、前記デバイス1200に上で
述べたように実施させるさらなるダウンロードおよび実行を行う前に、前記第1のノードまたは別のプロセッサに1つまたは複数のファイルを実行可能にさせることを含む。
上で述べた任意の処理モジュールおよび回路は、ソフトウェアおよび／またはハードウェアモジュールとして、たとえば既存のハードウェアで、および／または特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラム可能ゲートアレイ(FPGA)などとして実装できることに留意されたい。上に述べた任意のハードウェアモジュールおよび／または回路は、個々にパッケージされようとシステムオンチップ(SoC)に組み込まれようと、たとえば、単一のASICもしくはFPGAに含まれてよく、または、いくつかの別個のハードウェア構成要素の間に分散できることにも留意されたい。
本明細書で議論したモジュールおよび回路は、ハードウェアモジュール、ソフトウェアモジュール、アナログおよびデジタル回路、ならびに／または、たとえばメモリ中に記憶されるソフトウェアおよび／もしくはファームウェアで構成される1つもしくは複数のプロセッサの組合せのことを呼んでよく、ソフトウェアおよび／もしくはファームウェアは、1つもしくは複数のプロセッサによって実行されると、デバイス、センサなどを構成させること、および／もしくは上で述べた方法および動作を実施させることができると当業者ならやはり理解するであろう。
本明細書における任意の識別子による識別は、暗示的または明示的であってよい。識別は、たとえばあるコンピュータプログラムまたはプログラムプロバイダについてのある文脈では固有であってよい。
本明細書で使用する、「メモリ」という用語は、デジタル情報を記憶するためのデータメモリ、典型的には、ハードディスク、磁気記憶装置、媒体、携帯型コンピュータディスケットまたはディスク、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ(RAM)などのことを呼ぶことができる。さらに、メモリは、プロセッサの内部レジスタメモリであってよい。
さらに、第1のデバイス、第2のデバイス、第1の表面、第2の表面などといった任意の列挙している用語は、それ自体が非限定と考えるべきであって、そのような用語がある種の階級的な関係は意図していないことにも留意されたい。逆に、何らかの明示的な情報なしでの、列挙することによる命名は、単に、異なる名前を達成する方法と考えるべきである。
本明細書で使用する、「構成される」という表現は、処理回路が、ソフトウェア構成またはハードウェア構成によって、本明細書に記載される動作のうちの1つまたは複数を実施するように構成されること、または適合されることを意味することができる。
本明細書で使用する、「数」または「値」という用語は、2進数、実数、虚数、または有理数などといった、任意の種類の数字のことを呼ぶことができる。さらに、「数」または「値」は、文字または文字列などといった、1つまたは複数の記号であってよい。また、「数」または「値」は、ビット列によって表すことができる。
本明細書で使用する、「できる、場合がある(may)」および「いくつかの実施形態では」という表現は、典型的には、記載される特徴が、本明細書で開示される任意の他の実施形態と組み合わせることができることを示すために使用されている。
図面では、いくつかの実施形態でだけ存在できる特徴は、典型的には、点線または鎖線を使用して描かれる。
「備える、含む(comprise)」または「備えている、含んでいる(comprising)」という言葉を使用するとき、それは非限定と解釈されるべきである、すなわち「少なくとも〜からなる」を意味する。
本明細書の実施形態は、上で記載した実施形態に限定されない。様々な代替形態、変更形態、および等価物を使用することができる。したがって、上の実施形態は、本開示の範囲を限定するものと受け取るべきでなく、添付の特許請求の範囲によって規定される。
100 3D撮像システム、測定システム
110 光源
111 光のパターン
112 光の線
120 第1の対象物
121 第2の対象物
122 ベルトコンベア
123 座標系
130 カメラユニット
131 画像センサ
140-1 外形画像
140-N 外形画像
200 システム
201 計算デバイス
305 強度ピーク
311 入射する光
320 表面
325 表面位置
405 強度ピーク
411 入射する光
420 表面
421 材料層
422 表面
425a 第1の表面位置
425b 第2の表面位置
505 強度ピーク
521 材料層
525 表面位置
605 強度ピーク
621 材料層
635 表面位置
804 処理回路
805 I/Oモジュール
805a 強度ピーク
901 コンピュータ可読記憶媒体
1200 デバイス
1201 処理モジュール
1202 メモリ
1203 コンピュータプログラム
1204 処理回路
1205 入出力(I/O)モジュール、I/O回路
1301 コンピュータ可読記憶媒体
1302 コンピュータネットワーク
1303 コンピュータプログラム

Claims (15)

  1. 3次元撮像システム(100)で実行される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサ(131)によって検知される前記光に応じて、前記画像センサ(131)によって生成される画像データ中の強度ピーク(305, 405, 505, 605)の位置を提供するための1つまたは複数のデバイス(100, 130, 131, 200, 201, 1200)であって、
    前記画像データを取得し(1101)、
    第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが前記強度ピークに関連するかを決定し(1102)、
    前記強度ピークが前記第1のピーク特性に関連する場合には、前記画像データに対して動作する第1の計算アルゴリズムに従い、前記強度ピークが前記第2のピーク特性に関連する場合には、前記画像データに対して動作する異なる第2の計算アルゴリズムに従って前記位置を提供する(1103)ように構成される、1つまたは複数のデバイス。
  2. 前記第1の計算アルゴリズムが、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の中心位置を決定することに関係する、請求項1に記載の1つまたは複数のデバイス。
  3. 前記第1の計算アルゴリズムが、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)に関連する最も高い強度の位置を決定することに関係する、請求項2に記載の1つまたは複数のデバイス。
  4. 前記第2の計算アルゴリズムが、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)のエッジの位置を決定することに関係する、請求項1から3のいずれか一項に記載の1つまたは複数のデバイス。
  5. 前記第2の計算アルゴリズムが、どこで前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の強度値が予め決められたエッジ閾値より上に増加するかに基づいて前記位置を決定することに関係する、請求項4に記載の1つまたは複数のデバイス。
  6. 前記第1のピーク特性と前記第2のピーク特性のどちらが前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)に関連するかについての前記決定が、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の形状および／または高さの表示に基づく、請求項1から5のいずれか一項に記載の1つまたは複数のデバイス。
  7. 形状の前記表示は、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)についての散乱測定値から、および／または前記強度ピークの幅についての情報から、および／または前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の高さと幅の関係についての情報から得られる、請求項6に記載の1つまたは複数のデバイス。
  8. 前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)が、前記強度ピークの高さが予め決められた第1の高さの閾値より上であるように示されること、かつ／または前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の幅が予め決められた第1の幅の閾値より下であるように示されること、かつ／または高さと幅の比が予め決められた第1の高さと幅の比の閾値より大きいように示されることに応じて前記第1のピーク特性に関連するように決定される、かつ／または
    前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)が、前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の高さが予め決められた第2の高さの閾値より下であるように示されること、かつ／または前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の幅が予め決められた第2の幅の閾値より上であるように示されること、かつ／または前記強度ピーク(305, 405, 505, 605)の高さと幅の比が予め決められた第2の高さと幅の比の閾値より下であるように示されることに応じて前記第2のピーク特性に関連するように決定される、請求項1から7のいずれか一項に記載の1つまたは複数のデバイス。
  9. 前記強度ピークが前記対象物の不透明な部分での反射からもたらされるという表示に応じて、前記強度ピークが第1のピーク特性に関連付けられると決定される、かつ／または
    前記強度ピークが前記対象物のほぼ半透明かつ／または透明な部分内での反射からもたらされるという表示に応じて、前記強度ピークが第2のピーク特性に関連付けられると決定される、請求項1から8のいずれか一項に記載の1つまたは複数のデバイス。
  10. 前記対象物のほぼ半透明かつ／または透明な部分が、接着剤またはガラスの部分に対応する、請求項9に記載の1つまたは複数のデバイス。
  11. 前記画像データが、第1の露出時間から、および別の第2の露出時間からそれぞれもたらされる画素毎の2つの強度値を含み、前記第1の露出時間からもたらされる前記強度値が前記第1の計算アルゴリズムに従って前記位置を提供するために使用され、前記第2の露出時間からもたらされる強度値が前記第2の計算アルゴリズムに従って前記位置を提供するために使用される、請求項1から10のいずれか一項に記載の1つまたは複数のデバイス。
  12. 前記第2の露出時間が前記第1の露出時間より長い、請求項11に記載の1つまたは複数のデバイス。
  13. 3次元撮像システム(100)で実行される光三角測量の部分として、対象物上で光が反射された後に、画像センサ(131)によって検知される前記光に応じて、前記画像センサ(131)によって生成される画像データ中の強度ピーク(305, 405, 505, 605)の位置を提供するための1つまたは複数のデバイス(100, 130, 131, 200, 201, 1200)によって実行される方法であって、
    前記画像データを取得するステップ(1101)と、
    第1のピーク特性と他の第2のピーク特性のどちらが前記強度ピークに関連するかを決定するステップ(1102)と、
    前記強度ピークが前記第1のピーク特性に関連する場合には、前記画像データに対して動作する第1の計算アルゴリズムに従い、前記強度ピークが前記第2のピーク特性に関連する場合には、前記画像データに対して動作する異なる第2の計算アルゴリズムに従って前記位置を提供するステップ(1103)と
    を含む、方法。
  14. 前記1つまたは複数のデバイス(100, 130, 131, 200, 201, 1200)によって実行されるとき、前記1つまたは複数のデバイス(100, 130, 131, 200, 201, 1200)に請求項13に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム(1203)。
  15. 請求項14に記載のコンピュータプログラム(1203)を含む担体であって、前記担体は、電気信号、光信号、無線信号、またはコンピュータ可読記憶媒体(1301)のうちの1つである、担体。
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