JP2517062B2 - ３次元計測装置 - Google Patents
３次元計測装置Info
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- JP2517062B2 JP2517062B2 JP63103375A JP10337588A JP2517062B2 JP 2517062 B2 JP2517062 B2 JP 2517062B2 JP 63103375 A JP63103375 A JP 63103375A JP 10337588 A JP10337588 A JP 10337588A JP 2517062 B2 JP2517062 B2 JP 2517062B2
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- Japan
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- slit
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光パターン投影により、物体の形状を測
定する３次元計測装置に関するものである。
定する３次元計測装置に関するものである。
第９図は、手塚慶一、北橋忠宏、小川秀夫著「デイジ
タル画像処理工学」日刊工業新聞社発行、1985、pp190
に示された３次元計測のためのスリツト光投影法と呼ば
れる手法を示す図である。第10図はその３次元計測装置
の構成を示すブロツク図で、（１）は投影されるスリツ
トパターン用のマスクパターン、（２）はスリツト位置
を変化させるためのマスクパターン駆動装置、（３）は
スリツトパターンを物体に投影するパターン投影装置、
（４）はスリツトパターンを投影された計測の対象物の
画像を読み込むためのテレビカメラ、（５）は画像デー
タを記憶する記憶装置、（６）は物体に投影されたスリ
ツトパターンと記憶装置（５）に記憶されたスリツト像
とから、物体のスリツトパターンがあたつている部分の
３次元距離を計測する演算装置である。第11図は、第10
図のスリツトパターン用マスクパターン（１）を示すパ
ターン図である。
タル画像処理工学」日刊工業新聞社発行、1985、pp190
に示された３次元計測のためのスリツト光投影法と呼ば
れる手法を示す図である。第10図はその３次元計測装置
の構成を示すブロツク図で、（１）は投影されるスリツ
トパターン用のマスクパターン、（２）はスリツト位置
を変化させるためのマスクパターン駆動装置、（３）は
スリツトパターンを物体に投影するパターン投影装置、
（４）はスリツトパターンを投影された計測の対象物の
画像を読み込むためのテレビカメラ、（５）は画像デー
タを記憶する記憶装置、（６）は物体に投影されたスリ
ツトパターンと記憶装置（５）に記憶されたスリツト像
とから、物体のスリツトパターンがあたつている部分の
３次元距離を計測する演算装置である。第11図は、第10
図のスリツトパターン用マスクパターン（１）を示すパ
ターン図である。
次に動作について説明する。スリツトパターン投影用
マスクパターン（１）を、マスクパターン駆動装置
（２）で適当な位置に動かし、パターン投影装置（３）
により、スリット状の光パターンを物体に当てる。次い
で、テレビカメラ（４）でこの画像を読み取り、画像デ
ータ記憶装置（５）に記憶し、演算装置（６）により光
が当つている部分の像を検出する。検出されたスリツト
パターンの像と、投影に用いたマスクパターン（１）と
の位置から、３角測量によつて、物体上の光が当つてい
る部分までの距離を測定する。上記動作を、マスクパタ
ーン駆動装置（２）を用いて、マスクパターン（１）を
移動させて、繰り返し行うことにより、物体全体の距離
の計測を行う。
マスクパターン（１）を、マスクパターン駆動装置
（２）で適当な位置に動かし、パターン投影装置（３）
により、スリット状の光パターンを物体に当てる。次い
で、テレビカメラ（４）でこの画像を読み取り、画像デ
ータ記憶装置（５）に記憶し、演算装置（６）により光
が当つている部分の像を検出する。検出されたスリツト
パターンの像と、投影に用いたマスクパターン（１）と
の位置から、３角測量によつて、物体上の光が当つてい
る部分までの距離を測定する。上記動作を、マスクパタ
ーン駆動装置（２）を用いて、マスクパターン（１）を
移動させて、繰り返し行うことにより、物体全体の距離
の計測を行う。
従来のスリツトパターン投影にる３次元計測装置は以
上のように構成されているので、物体全体の形状を測定
するためには、順次スリツトパターン投影用のマスクパ
ターンを移動させて画像を投影し、距離を計測しなけれ
ばならず、多くの画像が必要で、また、計測に時間がか
かるなどの問題があつた。
上のように構成されているので、物体全体の形状を測定
するためには、順次スリツトパターン投影用のマスクパ
ターンを移動させて画像を投影し、距離を計測しなけれ
ばならず、多くの画像が必要で、また、計測に時間がか
かるなどの問題があつた。
この発明は、上記のような問題を解決するためになさ
れたもので、一回のパターン投影、一回の画像撮影だけ
で、物体全体の形状の測定ができる３次元計測装置を得
ることを目的とする。
れたもので、一回のパターン投影、一回の画像撮影だけ
で、物体全体の形状の測定ができる３次元計測装置を得
ることを目的とする。
この発明に係る３次元計測装置は、スリツトパターン
投影用のマスクパターンとして、多数本のスリツトと、
その各スリツト上のランダムな切断とからなるパターン
を用いるようにしたものである。
投影用のマスクパターンとして、多数本のスリツトと、
その各スリツト上のランダムな切断とからなるパターン
を用いるようにしたものである。
この発明におけるマスクパターンのうち、多数本のス
リツトは、１回の画像撮影で対象物体全体の計測を行な
うことを可能にし、各スリツト上の切断パターンは撮影
された画像上の各スリツトがマスクパターン上でのどの
スリツトに対応するかの示標を与え、一回の画像撮影だ
けでの物体全体の３次元距離計測を実現する。
リツトは、１回の画像撮影で対象物体全体の計測を行な
うことを可能にし、各スリツト上の切断パターンは撮影
された画像上の各スリツトがマスクパターン上でのどの
スリツトに対応するかの示標を与え、一回の画像撮影だ
けでの物体全体の３次元距離計測を実現する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明で用いられるスリツトパターン投影用の
マスクパターンの一例である。第１図において、（７）
は計測を行うためのスリツトパターンを生成する部分で
あり、（８）は各スリツト（７）の上にランダムに配置
された切断パターンである。第２図はこの実施例のブロ
ツク構成図であり、（９）は第１図に示したマスクパタ
ーン、（10）はパターンを物体に投影するためのパター
ン投影器、（11）は画像を読み込むためのテレビカメ
ラ、（12）は画像データを記憶するための記憶装置、
（13）は物体に投影されたスリツトパターンの像とマス
クパターン（９）との対応付けを行ない、３角測量によ
つて、物体までの３次元距離を計測する演算装置であ
る。
１図はこの発明で用いられるスリツトパターン投影用の
マスクパターンの一例である。第１図において、（７）
は計測を行うためのスリツトパターンを生成する部分で
あり、（８）は各スリツト（７）の上にランダムに配置
された切断パターンである。第２図はこの実施例のブロ
ツク構成図であり、（９）は第１図に示したマスクパタ
ーン、（10）はパターンを物体に投影するためのパター
ン投影器、（11）は画像を読み込むためのテレビカメ
ラ、（12）は画像データを記憶するための記憶装置、
（13）は物体に投影されたスリツトパターンの像とマス
クパターン（９）との対応付けを行ない、３角測量によ
つて、物体までの３次元距離を計測する演算装置であ
る。
この実施例の作用、動作について説明する。第３図に
示すフローチヤートにおいて、ステツプ（14）で、第１
図に示すようなパターンを物体に投影する。第１図に示
すようなパターンを投影することにより、物体上には多
数のスリツトとその上のランダムな切断パターンから成
る像が生成される。これをテレビカメラ（11）により記
憶装置（12）に読み込み、ステツプ（15）において物体
上のスリツトパターンの像を検出し、次いでステツプ
（16）において物体上の切断パターンの像を検出する。
第１図に示すような多数のスリツトパターンを同時に投
影して、１枚の画像だけを用いて、３角測量によつて物
体全体の３次元距離の計測を行うためには、マスクパタ
ーン中の各スリツトが、物体に投影されたスリツト像の
うちのどれに相当するかを求めなければならない。ステ
ツプ（17）においては、この画像上での各スリツト像と
マスク上でのスリツトパターンの対応付けを行なう。ス
テツプ（18）ではステツプ（17）で得られた対応関係か
ら、物体までの３次元距離を計算する。
示すフローチヤートにおいて、ステツプ（14）で、第１
図に示すようなパターンを物体に投影する。第１図に示
すようなパターンを投影することにより、物体上には多
数のスリツトとその上のランダムな切断パターンから成
る像が生成される。これをテレビカメラ（11）により記
憶装置（12）に読み込み、ステツプ（15）において物体
上のスリツトパターンの像を検出し、次いでステツプ
（16）において物体上の切断パターンの像を検出する。
第１図に示すような多数のスリツトパターンを同時に投
影して、１枚の画像だけを用いて、３角測量によつて物
体全体の３次元距離の計測を行うためには、マスクパタ
ーン中の各スリツトが、物体に投影されたスリツト像の
うちのどれに相当するかを求めなければならない。ステ
ツプ（17）においては、この画像上での各スリツト像と
マスク上でのスリツトパターンの対応付けを行なう。ス
テツプ（18）ではステツプ（17）で得られた対応関係か
ら、物体までの３次元距離を計算する。
次に、ステツプ（17）におけるスリツト像とマスクパ
ターンの対応付けについて説明する。第４図はステツプ
（17）における対応付け処理を示すフローチヤートであ
る。第１図に示すような本実施例におけるマスクパター
ンを用いた場合、物体上には、ランダムに切断がはいつ
たスリツト像が生じる。第５図はこれについて例をあげ
て説明する。第５図でＡは投影に用いたマスクパターン
の一部を示す図であり、ｌは１本のスリツト上の切断パ
ターンC1と切断パターンC2にはさまれる部分である。第
５図でＢはＡに一部のみを示したマスクパターンを投影
したときに生じるスリツト像の例である。第４図に示す
フローチヤートにおいて、ステツプ（19）で、まずスリ
ツト像から切断パターンを両端に持つようなセグメント
像を検出すると共に、その端点、すなわち切断パターン
を検出する。第５図のＢの例では、l1,l2,l3がセグメン
トであり、▲Ｃ′ １▼，▲Ｃ′ ２▼がl1の端点がある。
次いで、ステツプ（20）において、このセグメントの対
応を探索する。セグメントの対応はその両端点の対応を
とることによつて行なわれる。第５図において、マスク
パターンＡの中のセグメントｌの端点C1,C2に対応する
端点が存在する可能性のある箇所を破線により示す。
（この線は、エピポーラ線と呼ばれる）この例では、マ
スクＡ上のセグメントｌは画像Ｂ上のセグメントl1と対
応する。この発明においては、端点を生じさせる切断パ
ターンをランダムに配置しているので偽の対応が発生す
る可能性を低くすることができる。ステツプ（21）にお
いては、各セグメントの対応探索の結果、両端点とも合
致するセグメントが存在するかどうか調べ、ステツプ
（22）において、そのような合致するセグメントが、た
だ１つであるか調べる。このような対応するセグメント
がただ１つの場合は、対応は確定し、ステツプ（23）で
この対応関係を記憶し、終了する。このような対応が１
つ以上存在する場合は、ステツプ（24）において、その
周辺のセグメントの対応関係を調べる。第６図にこれに
ついて例をあげて説明する。第６図Ａはマスクパターン
上のスリツトパターン及び切断パターン、Ｂは画像上の
パターンである。セグメントｌとｌ′が対応するとき
は、その周辺のセグメントも対応しなければならない。
すなわち、ｌと同一のスリツト上にあり、ｌと連続して
いるセグメントla,lbは、ｌ′と同一のスリツト上にあ
り、ｌ′と連続しているl1,l2と対応し、ｌと隣接するl
c,ldはｌ′と隣接するl3,l4と対応する。ｌの周辺（la,
lb,lc,ld）とｌ′の周辺（l1,l2,l3,l4）がこのような
対応関係にあるときは、ｌとｌ′は対応するものとステ
ツプ（25）で判定し、ステツプ（23）によりこの対応関
係を記憶する。周辺の対応がまだ未確定の場合は、ステ
ツプ（27）において対応付けが進行するまで待つ。ステ
ツプ（21）で両端の対応が得られなかつたものについて
は、ステツプ（28）で、片側が対応しているものがある
かどうか調べ対応しているものがある場合は、ステツプ
（24）へ進み、周辺対応関係を調べる。ステツプ（2
1），（28）で両側とも対応するものがないときには、
ステツプ（27）で、全セグメントの対応探索が終了して
いるかどうかみて、全セグメントについて探索が終了し
た後で、ステツプ（24）で周辺の対応関係から、対応す
るセグメントが存在するか調べる。
ターンの対応付けについて説明する。第４図はステツプ
（17）における対応付け処理を示すフローチヤートであ
る。第１図に示すような本実施例におけるマスクパター
ンを用いた場合、物体上には、ランダムに切断がはいつ
たスリツト像が生じる。第５図はこれについて例をあげ
て説明する。第５図でＡは投影に用いたマスクパターン
の一部を示す図であり、ｌは１本のスリツト上の切断パ
ターンC1と切断パターンC2にはさまれる部分である。第
５図でＢはＡに一部のみを示したマスクパターンを投影
したときに生じるスリツト像の例である。第４図に示す
フローチヤートにおいて、ステツプ（19）で、まずスリ
ツト像から切断パターンを両端に持つようなセグメント
像を検出すると共に、その端点、すなわち切断パターン
を検出する。第５図のＢの例では、l1,l2,l3がセグメン
トであり、▲Ｃ′ １▼，▲Ｃ′ ２▼がl1の端点がある。
次いで、ステツプ（20）において、このセグメントの対
応を探索する。セグメントの対応はその両端点の対応を
とることによつて行なわれる。第５図において、マスク
パターンＡの中のセグメントｌの端点C1,C2に対応する
端点が存在する可能性のある箇所を破線により示す。
（この線は、エピポーラ線と呼ばれる）この例では、マ
スクＡ上のセグメントｌは画像Ｂ上のセグメントl1と対
応する。この発明においては、端点を生じさせる切断パ
ターンをランダムに配置しているので偽の対応が発生す
る可能性を低くすることができる。ステツプ（21）にお
いては、各セグメントの対応探索の結果、両端点とも合
致するセグメントが存在するかどうか調べ、ステツプ
（22）において、そのような合致するセグメントが、た
だ１つであるか調べる。このような対応するセグメント
がただ１つの場合は、対応は確定し、ステツプ（23）で
この対応関係を記憶し、終了する。このような対応が１
つ以上存在する場合は、ステツプ（24）において、その
周辺のセグメントの対応関係を調べる。第６図にこれに
ついて例をあげて説明する。第６図Ａはマスクパターン
上のスリツトパターン及び切断パターン、Ｂは画像上の
パターンである。セグメントｌとｌ′が対応するとき
は、その周辺のセグメントも対応しなければならない。
すなわち、ｌと同一のスリツト上にあり、ｌと連続して
いるセグメントla,lbは、ｌ′と同一のスリツト上にあ
り、ｌ′と連続しているl1,l2と対応し、ｌと隣接するl
c,ldはｌ′と隣接するl3,l4と対応する。ｌの周辺（la,
lb,lc,ld）とｌ′の周辺（l1,l2,l3,l4）がこのような
対応関係にあるときは、ｌとｌ′は対応するものとステ
ツプ（25）で判定し、ステツプ（23）によりこの対応関
係を記憶する。周辺の対応がまだ未確定の場合は、ステ
ツプ（27）において対応付けが進行するまで待つ。ステ
ツプ（21）で両端の対応が得られなかつたものについて
は、ステツプ（28）で、片側が対応しているものがある
かどうか調べ対応しているものがある場合は、ステツプ
（24）へ進み、周辺対応関係を調べる。ステツプ（2
1），（28）で両側とも対応するものがないときには、
ステツプ（27）で、全セグメントの対応探索が終了して
いるかどうかみて、全セグメントについて探索が終了し
た後で、ステツプ（24）で周辺の対応関係から、対応す
るセグメントが存在するか調べる。
このようにして、スリツト上に配置したランダムな切
断パターンの対応関係から多数本のスリツト間の対応付
けを行うことにより、１枚のパターン投影、画像撮影
で、物体全体の３次元距離計測が可能となる。
断パターンの対応関係から多数本のスリツト間の対応付
けを行うことにより、１枚のパターン投影、画像撮影
で、物体全体の３次元距離計測が可能となる。
なお、上記実施例ではマスクパターン中のスリツト上
の切断パターン（８）を用いるものを示したが、切断パ
ターン（８）の代わりにスリツト部分（７）とは異なる
色の切断パターンを用いてもよい。第７図に色付きの切
断パターンを用いた他の実施例を示す。（30）はスリツ
ト部分、（31）は切断パターン部分であり、（30）と
（31）は異なる色から成る。また、上記実施例では各ス
リツトを区別するためのパターンとして、切断パターン
を用いたが、第８図に示す更に他の実施例のように×パ
ターンや○パターン、●パターン等を用いてもよい。
の切断パターン（８）を用いるものを示したが、切断パ
ターン（８）の代わりにスリツト部分（７）とは異なる
色の切断パターンを用いてもよい。第７図に色付きの切
断パターンを用いた他の実施例を示す。（30）はスリツ
ト部分、（31）は切断パターン部分であり、（30）と
（31）は異なる色から成る。また、上記実施例では各ス
リツトを区別するためのパターンとして、切断パターン
を用いたが、第８図に示す更に他の実施例のように×パ
ターンや○パターン、●パターン等を用いてもよい。
以上のように、この発明によれば投影するパターンを
生成するためのマスクパターンを、各スリツトを区別す
るためのランダムな切断が入つているスリツト多数本か
ら成るように構成したので、１回の画像読込みで、物体
全体の３次元形状測定を行うことができ、少ない画像で
高速に３次元計測を行える効果がある。
生成するためのマスクパターンを、各スリツトを区別す
るためのランダムな切断が入つているスリツト多数本か
ら成るように構成したので、１回の画像読込みで、物体
全体の３次元形状測定を行うことができ、少ない画像で
高速に３次元計測を行える効果がある。
第１図はこの発明で用いられるスリツトパターン投影用
マスクパターンの一例を示す図、第２図はこの発明の一
実施例による３次元計測装置を示すブロツク図、第３
図，第４図はこの発明の一実施例による３次元計測装置
の動作を示すローチヤート図、第５図，第６図はこの発
明の一実施例による３次元計測装置の動作を示す説明
図、第７図，第８図はそれぞれこの発明の他の実施例及
び更に他の実施例におけるスリツトパターンを示す説明
図、第９図は従来の３次元計測装置の動作を示す説明
図、第10図は従来の３次元計測装置を示すブロツク図、
第11図は従来のスリツトパターン投影用のマスクパター
ンを示す説明図である。 図において、（７）はスリツト、（８）は切断点、
（９）はマスクパターン、（10）はパターン投影器、
（11）は撮像器（テレビカメラ）、（13）は演算装置で
ある。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
マスクパターンの一例を示す図、第２図はこの発明の一
実施例による３次元計測装置を示すブロツク図、第３
図，第４図はこの発明の一実施例による３次元計測装置
の動作を示すローチヤート図、第５図，第６図はこの発
明の一実施例による３次元計測装置の動作を示す説明
図、第７図，第８図はそれぞれこの発明の他の実施例及
び更に他の実施例におけるスリツトパターンを示す説明
図、第９図は従来の３次元計測装置の動作を示す説明
図、第10図は従来の３次元計測装置を示すブロツク図、
第11図は従来のスリツトパターン投影用のマスクパター
ンを示す説明図である。 図において、（７）はスリツト、（８）は切断点、
（９）はマスクパターン、（10）はパターン投影器、
（11）は撮像器（テレビカメラ）、（13）は演算装置で
ある。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】それぞれランダムに配置された切断点によ
り、小セグメントに分割されている複数本のスリツトパ
ターンを有するマスクパターンの光像を被計測物体上に
投影するパターン投影器、 上記投影された光像を撮像する撮像器、及び、 上記撮像して得た像における各上記セグメントについ
て、その両端の切断点の位置を用いて上記マスクパター
ンにおける各上記セグメントとの対応を求め、３角測量
により３次元距離を計算する演算装置を備えた３次元計
測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103375A JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103375A JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274007A JPH01274007A (ja) | 1989-11-01 |
| JP2517062B2 true JP2517062B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=14352354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63103375A Expired - Lifetime JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517062B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106052591A (zh) * | 2015-04-10 | 2016-10-26 | 佳能株式会社 | 测量设备、测量方法、系统和物品生产方法 |
| DE102016116323A1 (de) | 2015-09-03 | 2017-03-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Messgerät |
| US10240913B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Three-dimensional coordinate measuring apparatus and three-dimensional coordinate measuring method |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001251606A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-12 | Orametirix, Inc. | Method and system for scanning a surface and generating a three-dimensional object |
| JP5482032B2 (ja) * | 2009-08-31 | 2014-04-23 | 日産自動車株式会社 | 距離計測装置および距離計測方法 |
| JP6468802B2 (ja) | 2014-01-20 | 2019-02-13 | キヤノン株式会社 | 三次元計測装置、三次元計測方法及びプログラム |
| JP6465682B2 (ja) | 2014-03-20 | 2019-02-06 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
| JP6363863B2 (ja) | 2014-04-15 | 2018-07-25 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置および情報処理方法 |
| JP6452361B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2019-01-16 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム |
| JP2016161351A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | キヤノン株式会社 | 計測装置 |
| JP6570321B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-09-04 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
-
1988
- 1988-04-26 JP JP63103375A patent/JP2517062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10240913B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Three-dimensional coordinate measuring apparatus and three-dimensional coordinate measuring method |
| CN106052591A (zh) * | 2015-04-10 | 2016-10-26 | 佳能株式会社 | 测量设备、测量方法、系统和物品生产方法 |
| CN106052591B (zh) * | 2015-04-10 | 2019-09-03 | 佳能株式会社 | 测量设备、测量方法、系统和物品生产方法 |
| DE102016116323A1 (de) | 2015-09-03 | 2017-03-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Messgerät |
| US10060733B2 (en) | 2015-09-03 | 2018-08-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01274007A (ja) | 1989-11-01 |
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