JP2802034B2

JP2802034B2 - 三次元物体の計測方法

Info

Publication number: JP2802034B2
Application number: JP6025680A
Authority: JP
Inventors: 秀和荒木; 智治中原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH07234111A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両眼視差を利用して三次
元物体の位置姿勢や形状を計測したり検査したりするた
めの三次元物体の計測方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非接触で三次元物体の立体形状を計測す
る方法の１つとして、両眼視差を用いる方法、つまり２
台のカメラから得られた画像から三角測量の原理によっ
て計測する方法がある。図３２にその原理を示す。図中
ＯＬ，ＯＲは２台のカメラの各レンズの主点、Ｂは両レ
ンズの主点間の距離、ＰＬ，ＰＲはそれぞれ空間上の点
Ｐのカメラ上の結像点、ｄＬ，ｄＲは各レンズの光軸か
らＰＬ，ＰＲまでの距離、ｆは左右のレンズの焦点距離
である。この時、レンズ中心ＯＬ，ＯＲから点Ｐまでの
距離Ｚは、Ｚ＝Ｂ・ｆ／（ｄＬ＋ｄＲ）より求めることができる。ここで、ｄＬ＋ｄＲ＝Ｄは、
視差と呼ばれる値であり、点Ｐまでの距離Ｚは、視差Ｄ
を検出することによって求めることができ、さらに距離
Ｚがわかれば、結像点ＰＬ，ＰＲの画像上での位置とレ
ンズの焦点距離ｆとから、点Ｐの三次元位置を求めるこ
とができる。

【０００３】ここにおいて、上記計測方法を用いる場
合、２台のカメラから得た画像のうちの一方の画像上の
ある点が、他方の画像上のどの点に対応するかを求める
必要がある。このための手法は各種提案されているが、
その一つとして視差度数分布から求める手法がある。こ
れは、図３３(a)(b)に示すような２枚のエッジ画像Ｉ
Ｌ，ＩＲが得られた時、エッジ画像ＩＬにおけるエッジ
ａの各画素ごとに、エッジ画像ＩＲにおける各エッジ
ｂ，ｃ，ｄのうちのｙ方向の座標値が同じである画素と
の位置の相対差と、この位置の相対差に関する度数分布
とを求めて、度数がピーク値となる位置にあるエッジを
エッジａに対応するエッジであるとして、上記ピーク値
となる位置の相対差を求める視差Ｄであるとするもの
で、さらに詳しく述べれば、図３４に示すように、各エ
ッジ画像ＩＬ，ＩＲに対するウインドウＷ１，Ｗ２をｙ
方向について３画素分の幅で設定したとすると、エッジ
ａの画素ａ１は、エッジｂ，ｃ，ｄの画素ｂ１，ｃ１，
ｄ１のいずれかに対応すると考えられるから、ｙ方向に
位置する画素ａ１，ａ２，ａ３とこれに対応していると
考えられる画素間のｘ方向の位置の相対差を夫々求め
て、その度数分布を求めるのである。

【０００４】図示例の場合、画素ａ１のｘ方向の座標値
が「３０１」、画素ｂ１，ｃ１，ｄ１のｘ方向の座標値
が「２０１」「２０５」「２０８」である時、位置の相
対差は夫々「１００」「９６」「９３」となるが、この
ような位置の相対差をウインドウＷ１，Ｗ２の全ての画
素について求めて、その度数分布を求めるわけであり、
図示例のものにおける度数分布をヒストグラムで表すと
図３５に示すものとなる。この場合、度数がピーク値と
なるのは位置の相対差が「９３」となる時であるから、
この位置の相対差を視差とし、この視差に基づき前述の
ような演算で対象物におけるエッジａに対応する部位の
三次元計測を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記式から
明らかなように、Ｚ及びｆが一定の時に視点間距離Ｂを
長くすると、視差Ｄが大きくなり、距離Ｚの変化に対す
る視差Ｄの変化も大きくなるために計測精度が高くな
る。従って計測精度を高めるには視点間距離Ｂを長くす
ればよいわけであるが、この場合、２枚の画像間での対
応付けが困難となって計測信頼性が低くなってしまう。
つまり、計測精度と計測信頼性とをバランスさせるに
は、対象物までの距離Ｚに応じた視点間距離で計測を行
うことが好ましいわけであるが、上記距離Ｚそのものが
求めたい値であることから、実際には特定の視点間距離
Ｂでの計測を行わざるを得ず、この時、常に計測信頼性
が低いか計測精度が低いかの状態となってしまう。

【０００６】また、図３６に示すように、２枚の画像の
配列方向に平行なエッジ５３，５４に対しては、ウイン
ドウ５１，５２を用いて作成される視差度数分布は図３
７に示すように、顕著なピーク値が得られないものとな
り、視差の検出が不安定となって三次元計測の信頼性が
低くなる。本発明はこのような点に鑑み為されたもので
あり、その目的とするところは計測精度と計測信頼性と
を常にバランス良く得ることができる三次元物体の計測
方法並びにエッジの方向に依存することなく計測を行う
ことができる三次元物体の計測方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、三次
元物体を異なる視点から撮像した対の画像から夫々エッ
ジ画像を求めた後、一方のエッジ画像内のエッジ点と他
方のエッジ画像のエッジ点のうち両視点の配列方向にお
いて一直線上に並んでいるエッジの位置の相対差を求
め、この相対差である視差の度数分布から視差を決定し
て物体の三次元位置座標を求める三次元物体の計測方法
において、３点以上の異なる視点から画像を撮像して、
これら画像のうちの１つと残る他の画像との間で夫々視
差度数分布を求めるとともに各画像対の視点間距離に基
づく補正を行い、補正後の視差度数分布から作成した統
合視差度数分布から最大度数を示す視差を求めて、この
視差に基づき物体の位置座標を得ることに特徴を有して
いる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、複数の画像対を用いて作成す
る統合視差度数分布に基づいて視差を求めることから、
単一の視差度数分布のみから視差を求める場合に比し
て、計測精度または計測信頼性を高めることができるも
のであり、特に、基準とする画像の視点を通る直線上の
異なる点に残る他の画像の視点を配置するとともに、各
画像対における視点間距離を異ならせることで、計測精
度と計測信頼性とのトレードオフを解消することがで
き、基準とする画像の視点において互いに直交する２直
線の各直線上に他の画像の視点を配置することで、エッ
ジの方向性による信頼性の低下を防ぐことができる。

【０００９】異なる視点からの画像は撮像手段の移動ま
たは物体の移動によって得てもよく、この場合、機器構
成を簡略化することができる。統合視差度数分布は、補
正後の全視差度数分布を加算して作成してもよいが、補
正後の複数の視差度数分布を夫々その度数の総数で除算
した後に加算して作成すると、各度数分布の重みが一様
化されるために、すべての視差度数分布から影響を等し
く受けた統合視差度数分布を作成することができる。補
正後の複数の視差度数分布を夫々正規分布近似した後に
加算して統合視差度数分布を作成すると、各視差度数分
布に含まれるノイズ等の影響を受けることなく統合視差
度数分布を求めることができる。

【００１０】さらに、統合視差度数分布は、補正後の複
数の視差度数分布を夫々その度数の総数で除算した後
に、その値がしきい値以上である視差度数分布のみを用
いて作成したり、補正後の複数の視差度数分布を夫々正
規分布近似した後に、その標準偏差がしきい値以下であ
る視差度数分布のみを用いて作成したり、統合視差度数
分布として、複数の視差度数分布の評価で最良となった
視差度数分布を用いれば、信頼性の高い視差度数分布の
みを用いることになるために、信頼性をより向上させる
ことができる。

【００１１】そして、画像に設定したウインドウ内にお
いて統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座標を
得た後、異なるウインドウを設定してこのウインドウ内
において統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座
標を得ることを繰り返すことで、画像が得られた対象物
全体の三次元形状を計測することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、本発明においては、図２に示すように、三次元物
体を３点以上の異なる視点から撮像して得た各画像から
夫々エッジ画像を抽出する画像作成手段１と、得られた
３個以上のエッジ画像のうちの１つを基準画像とし且つ
残る他のエッジ画像を対象画像とする時、基準画像と対
象画像との画像対を設定する画像対設定入力部２と、基
準画像と対象画像との複数の画像対から視差度数分布を
作成する視差度数分布作成部３と、これら視差度数分布
を組み合わせることで統合視差度数分布を作成する統合
視差度数分布作成部４と、上記統合視差度数分布から視
差を検出する視差検出部５と、得られた視差から物体の
三次元座標を演算する演算部６とからなる装置を用い
て、計測を行う。

【００１３】上記画像作成手段１は、図２に示す例では
同一の対象物を異なる視点から同時に撮像する３台のテ
レビカメラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、撮像した画像を
蓄積するフレームメモリーである画像蓄積部１１ａ，１
１ｂ，１１ｃと、各画像からエッジ画像を形成するエッ
ジ抽出部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとからなるものとして
構成されているが、対象物９が動かないものである時に
は、図６に示すように、単一のテレビカメラ１０を移動
させて撮像しても、３点以上の異なる視点からの画像を
得ることができるために、図５に示すように、単一のテ
レビカメラ１０と、このテレビカメラ１０によって撮像
した複数画像を蓄積する画像蓄積部と、各画像から順次
エッジ画像を形成するエッジ抽出部１２とで構成しても
よい。また、テレビカメラ１０ａと対象物９との移動は
相対的なものであるから、固定したテレビカメラ１０に
対して対象物９を移動させることで複数視点からの画像
を得てもよいのはもちろんである。図５中の１４はテレ
ビカメラ１０を移動させるためのテレビカメラ駆動部で
ある。

【００１４】そして、３点以上の異なる視点の配置であ
るが、これは図３に示すように、直交する２直線の交点
にテレビカメラ１０ａを配置するとともに、残るテレビ
カメラ１０ｂ，１０ｃを各直線上の任意位置に配置した
り、あるいは図４に示すように、１直線上にテレビカメ
ラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを配置する。いずれ
の場合も、３点以上の異なる視点を得られればよいこと
から、テレビカメラの台数は図示例に限られるものでは
ない。ただし、一つの直線上に配置するテレビカメラの
台数が３台以上である（視点が３つ以上である）場合、
後述する画像対を得るためにある視点から撮像した画像
を基準画像とする時、基準画像と他の画像との画像対が
複数組得られることになるが、各画像対における視点間
距離が異なるようにしておく。視点を４つ以上とする時
は、図３と図４とに示した配置を組み合わせて、２つの
直線の交点に位置する視点からの画像を基準画像とする
ことが好ましい。

【００１５】しかして、３点以上の異なる視点から得ら
れた画像から夫々形成したエッジ画像は、画像対設定入
力部２において、図１に示すように、あるエッジ画像を
基準画像とするとともに、残る他の画像との組み合わせ
によって、複数個の画像対を定める。この時、図３に示
すように直交する２直線上に視点を配置している場合
は、２直線の交点上の視点による画像を基準画像とす
る。図４に示すように、１直線上に等間隔で３台以上の
テレビカメラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを配置し
た場合、両端のテレビカメラ１０ａ，１０ｄで撮像した
画像のうちのいずれか一方を基準画像とすることで、上
述のように各画像対における視点間距離が異なるように
しておく。

【００１６】その後、視差度数分布作成部３において、
たとえば前記従来例で示したような方法により、各画像
対毎に視差度数分布を作成し、統合視差度数分布作成部
４において、上記複数個の視差度数分布を組み合わせ
る。この時、複数の画像対の各視点間距離が異なってい
る時には、画像対の視点間距離に応じた補正を行った
後、統合視差度数分布を作成する。すなわち、図７(a)
(b)に示すように、視点間距離が５０である画像対の視
差度数分布と、視点間距離が１５０である画像対の視差
度数分布がある時には、視点間距離が短い方の視差度数
分布を長い方の視差度数分布に合わせるために、視点間
距離の比に応じた倍率（この場合、１５０／５０）で視
点間距離が短い方の視差度数分布を拡大する。図８(a)
(b)が変換補正後の視差度数分布を示している。なお、
拡大することによって度数が得られない部分は内挿によ
り度数を求める。このようにして得た変換補正後の視差
度数分布から統合視差度数分布を作成し、さらに視差検
出部５において統合視差度数分布から視差を検出し、三
次元座標演算部６において三次元計測を行うのである。
統合視差度数分布の作成は、図１に示す例では、得られ
た視差度数分布をすべて加算することで行っている。

【００１７】今、図３で示した視点から図９に示す３つ
のエッジ画像Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが得られた時、つまり基
準とするエッジ画像Ｉａのｘ軸方向に平行な直線上の視
点からのエッジ画像Ｉｂとｙ軸方向に平行な直線上の視
点からのエッジ画像Ｉｃとが得られた場合、各エッジ画
像Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに設定したウインドウＷ１，Ｗ２，
Ｗ３内の画素は図１０に示すものとなる。ここから視差
度数分布を作成するわけであるが、画像配列方向がｘ軸
と平行である場合は、２つのウインドウＷ１，Ｗ２内で
同一ｙ座標の画素同士が対応していると仮定し、その画
素同士のｘ座標の位置の相対差を前記従来例で述べた場
合と同様に求めて視差度数分布Ｈａを作成する。図１１
(a)がこの視差度数分布のヒストグラムである。画像配
列方向がｙ軸に平行である場合には、ウインドウＷ１内
の画素ｃ１はウインドウＷ３内で同一ｘ座標をもつａ
１，ｂ１と対応していると仮定し、その画素同士のｙ座
標の位置の相対差（１９７−９７＝１００、２０５−９
７＝１０８）を求め、視差度数分布の視差１００及び１
０８の部分にそれぞれ度数１を加え、同様にｃ２とａ
２、ｃ２とｂ２、ｃ３とａ３、ｃ３とｂ３、ｃ４とａ
４、ｃ４とｂ４が対応していると仮定して得られる視差
の部分に度数を加えると、図１１(b)に示す視差度数分
布Ｈｂを得ることができる。この２つの視差度数分布に
おける視点間距離が同じであれば、両視差度数分布Ｈ
ａ，Ｈｂを加算して、図１１(c)に示す統合視差度数分
布ＴＨを作成し、視差度数のピーク値である位置の相対
差を視差としている。

【００１８】図４で示した視点から図１２に示す４つの
エッジ画像Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄが得られた時、各エ
ッジ画像Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄに設定したウインドウ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４内の画素は図１３に示すものと
なるとともに、ウインドウＷ１，Ｗ２内の画素の視差度
数分布Ｈａは図１４(a)に示すものに、ウインドウＷ
１，Ｗ３内の画素の視差度数分布Ｈｂは図１４(b)に示
すものに，ウインドウＷ１，Ｗ４内の画素の視差度数分
布Ｈｃは図１４(c)に示すものになる。この３つの視差
度数分布Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃにおける視点間距離は異なっ
ているために、ウインドウＷ１，Ｗ２内の画素の視差度
数分布Ｈａを図１５(a)に示すように補正するととも
に、ウインドウＷ１，Ｗ３内の画素の視差度数分布Ｈｂ
を図１５(b)に示すように補正した後、３つの視差度数
分布Ｈａ’，Ｈｂ’，Ｈｃを加算して図１５(c)に示す
統合視差度数分布を作成し、視差度数のピーク値である
位置の相対差を視差とする。

【００１９】ここにおいて、図３に示すような視点配置
とした時には、エッジの方向による三次元計測の信頼性
の低下に影響されることなく高精度な三次元計測を行う
ことができる上に、直交する２直線として、基準画像の
ｘ軸方向と平行な直線とｙ軸方向に平行な直線を選ぶこ
とにより、視差度数分布作成時の計算量が少なくなり、
高速に処理することができるものとなる。そして、図４
に示すような視点配置とするとともに各画像対の視点間
距離、つまりは基線長を異ならせた時には、トレードオ
フ関係にある計測精度と計測信頼性との両方を満足させ
ることができる三次元計測が可能となり、この時、ｘ軸
方向に平行な同一直線上に視点を配置することにより、
視差度数分布作成時の計算量が少なくなるために、視差
度数分布作成時の計算量が少なくなり、高速に処理する
ことができるものとなる。図３に示した配置と、図４に
示した配置とを組み合わせた場合、最も好ましい結果が
得られるのはもちろんである。

【００２０】統合視差度数分布作成部４における複数の
視差度数分布の組み合わせは、全視差度数分布をそのま
ま加算するのではなく、図１６に示すように、各視差度
数分布毎に度数の総数で除算して、つまりは正規化を行
って、正規化した視差度数分布を加算することで得るよ
うにしてもよい。図１７(a)(b)(c)は夫々図１４(a)(b)
(c)に示す視差度数分布Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃを正規化した
ものを示しており、図１８はこれら正規化した視差度数
分布を視点間距離に応じた補正の後に加算することで得
た統合視差度数分布を示している。

【００２１】図１９に示すように、視差度数分布毎に度
数分布を正規分布近似し、近似した正規分布を加算して
統合視差度数分布を得るようにしてもよい。図２０(a)
(b)(c)は夫々図１４(a)(b)(c)に示す視差度数分布Ｈ
ａ，Ｈｂ，Ｈｃを正規分布近似したものを示しており、
図２１はこれら近似した正規分布を視点間距離に応じた
補正の後に加算することで得た統合視差度数分布（の正
規分布近似曲線）を示している。

【００２２】さらに、統合視差度数分布を得るにあた
り、図２２に示すように、各画像対から得た視差度数分
布毎に度数の総数で除算する正規化を行うとともに度数
のピーク値を検出し、このピーク値がしきい値以上の視
差度数分布のみを抽出して視点間距離に応じた補正の後
に加算するようにしてもよい。たとえば、図２３に示す
ように３つの正規化した視差度数分布が得られた場合、
図２３(a)(b)に示す正規化した視差度数分布のみを加算
して図２４に示す正規化した統合視差度数分布を作成
し、図２３(c)に示すように最大ピーク値がしきい値以
下である視差度数分布については除外するのである。信
頼性の高い視差度数分布のみを用いて統合視差度数分布
を作成することになるために、より信頼性の高い三次元
計測を行えることになる。

【００２３】この場合、図２５に示すように、視差度数
分布毎に度数分布を正規分布近似するとともに標準偏差
σがしきい値以下のものを抽出して、この抽出した視差
度数分布を視点間距離に応じて補正した後に加算するよ
うにしてもよい。図２６に示すような３つの正規分布近
似した視差度数分布が得られた場合、同図(a)(b)に示す
ように標準偏差σがしきい値以下のものを加算して図２
７に示す正規化分布近似した統合視差度数分布を作成
し、図２６(c)に示すように標準偏差σががしきい値以
下である視差度数分布については除外するのである。や
はり信頼性の高い視差度数分布のみを用いて統合視差度
数分布を作成することになるために、より信頼性の高い
三次元計測を行えることになる。

【００２４】また、図２８に示すように、各画像対から
得られた複数の視差度数分布の評価を行って最も良好な
評価値が得られた視差度数分布を統合視差度数分布とし
て用いて、ここから視差を求めて三次元計測するように
してもよい。この評価に際しては、上述のような正規分
布化したものにおける最大ピーク値の比較や、正規分布
近似したものにおける標準偏差σの値の比較で行うこと
ができる。たとえば、図２３に示した３つの正規化した
視差度数分布が得られた場合、最大ピーク値が最も大き
い同図(a)に示す視差度数分布を統合視差度数分布とし
て用い、図２６に示した正規分布曲線が得られた場合、
標準偏差σが最も小さい同図(a)に示すものを統合視差
度数分布として用いるわけである。この場合、物体まで
の距離に最も適した基線長での視差度数分布が選択され
ることになるために、信頼性の高い三次元計測を行うこ
とができる。

【００２５】そして、以上に述べたような視差度数分布
の作成にあたっては、図２９に示すように、各エッジ画
像毎にウインドウを設定してこのウインドウ内の画素で
視差度数分布及び統合視差度数分布の作成並びに視差の
決定と三次元演算を行い、次いでウインドウの位置を変
更して同じことを繰り返すことで、対象物全体の三次元
形状を計測する。たとえば図３０において、ウインドウ
Ｗ１，Ｗ２間とウインドウＷ１，Ｗ３間とウインドウＷ
１，Ｗ４間で視差度数分布の作成と視差度数分布及び統
合視差度数分布の作成並びに視差の決定と三次元演算を
行った後、ウインドウＷ１１，Ｗ２１間とウインドウＷ
１１，Ｗ３１間とウインドウＷ１１，Ｗ４１間で視差度
数分布の作成と視差度数分布及び統合視差度数分布の作
成並びに視差の決定と三次元演算を行うわけである。

【００２６】上記ウインドウの設定にあたっては、基準
画像におけるウインドウを最も小さくし、残る他の画像
に対して設定するウインドウは、基準画像との間の視点
間距離に比例した大きさとすることが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明においては、複数の
画像対を用いて作成する統合視差度数分布に基づいて視
差を求めることから、単一の視差度数分布のみから視差
を求める場合に比して、計測精度または計測信頼性の低
さを他の画像対から得た視差度数分布によって補うこと
ができるために、計測制度と計測信頼性の両方をバラン
スさせることができるものである。

【００２８】この時、基準とする画像の視点を通る直線
上の異なる点に残る他の画像の視点を配置するととも
に、各画像対における視点間距離を異ならせておけば、
計測精度と計測信頼性とのトレードオフを確実に解消す
ることができるとともに処理の高速化を図ることがで
き、基準とする画像の視点において互いに直交する２直
線の各直線上に他の画像の視点を配置すれば、エッジの
方向性による信頼性の低下を確実に防ぐことができるも
のとなる。

【００２９】異なる視点からの画像は各視点に配した撮
像手段ではなく、単一の撮像手段の移動または物体の移
動によって得るようにした場合には、機器構成を簡略化
することができることになる。そして、統合視差度数分
布は、補正後の全視差度数分布を加算して作成してもよ
いが、補正後の複数の視差度数分布を夫々その度数の総
数で除算した後に加算して作成すると、各度数分布の重
みが一様化されるために、すべての視差度数分布を影響
を等しく受けた統合視差度数分布を作成することができ
るために、信頼性の高い三次元計測を行うことができる
ものとなり、補正後の複数の視差度数分布を夫々正規分
布近似した後に加算して統合視差度数分布を作成した時
には、各視差度数分布に含まれるノイズ等の影響を受け
ることなく統合視差度数分布を求めることができるため
に、やはり信頼性の高い三次元計測を行うことができる
ものとなる。

【００３０】さらに、統合視差度数分布は、補正後の複
数の視差度数分布を夫々その度数の総数で除算した後
に、その値がしきい値以上である視差度数分布のみを用
いて作成したり、補正後の複数の視差度数分布を夫々正
規分布近似した後に、その標準偏差がしきい値以下であ
る視差度数分布のみを用いて作成したり、統合視差度数
分布として、複数の視差度数分布の評価で最良となった
視差度数分布を用いれば、信頼性の高い視差度数分布の
みを用いることになるために、信頼性をより向上させる
ことができる。

【００３１】また、画像に設定したウインドウ内におい
て統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座標を得
た後、異なるウインドウを設定してこのウインドウ内に
おいて統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座標
を得ることを繰り返すことで、画像が得られた対象物全
体の三次元形状を簡便に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の動作を示すフローチャートである。

【図２】同上のブロック回路図である。

【図３】同上における視点の配置の一例を示す斜視図で
ある。

【図４】同上における視点の配置の他例を示す斜視図で
ある。

【図５】他例におけるブロック回路図である。

【図６】同上における視点の配置の一例を示す示斜視図
である。

【図７】(a)(b)は各画像対から得られた視差度数分布の
説明図である。

【図８】(a)(b)は同上の視点間距離に対応した補正を加
えた後の視差度数分布の説明図である。

【図９】(a)(b)(c)は図３に示した例における３つのエ
ッジ画像の一例の説明図である。

【図１０】(a)(b)(c)は同上のエッジ画像に設定したウ
インドウ内の画素配置の説明図である。

【図１１】(a)(b)は同上の視差度数分布の説明図、(c)
は統合視差度数分布の説明図である。

【図１２】(a)(b)(c)(d)は図４に示した例における４つ
のエッジ画像の一例の説明図である。

【図１３】(a)(b)(c)(d)は同上のエッジ画像に設定した
ウインドウ内の画素配置の説明図である。

【図１４】(a)(b)(c)は同上の視差度数分布の説明図で
ある。

【図１５】(a)(b)は同上の視点間距離に対応した補正後
の視差度数分布の説明図、(c)は統合視差度数分布の説
明図である。

【図１６】他の実施例のフローチャートである。

【図１７】(a)(b)(c)は同上の正規化された視差度数分
布の説明図である。

【図１８】同上の統合視差度数分布の説明図である。

【図１９】更に他の実施例のフローチャートである。

【図２０】(a)(b)(c)は同上の正規分布近似した視差度
数分布の説明図である。

【図２１】同上の正規分布近似した統合視差度数分布の
説明図である。

【図２２】別の実施例のフローチャートである。

【図２３】(a)(b)(c)は同上の正規化された視差度数分
布の説明図である。

【図２４】同上の統合視差度数分布の説明図である。

【図２５】更に別の実施例のフローチャートである。

【図２６】(a)(b)(c)は同上の正規分布近似した視差度
数分布の説明図である。

【図２７】同上の正規分布近似した統合視差度数分布の
説明図である。

【図２８】他の実施例のフローチャートである。

【図２９】ウインドウ設定と三次元計測とについての動
作説明のためのフローチャートである。

【図３０】(a)(b)(c)(d)は同上の各エッジ画像に対する
ウインドウの設定例を示す説明図である。

【図３１】同上のウインドウ設定についてのフローチャ
ートである。

【図３２】両眼立体視による三次元計測方法の原理の説
明図である。

【図３３】(a)(b)は一対の画像の説明図である。

【図３４】(a)(b)は同上の各画像に設定したウインドウ
内の画素配置の説明図である。

【図３５】同上の視差度数分布の説明図である。

【図３６】(a)(b)は同上の各画像に設定したウインドウ
の説明図である。

【図３７】同上の視差度数分布の説明図である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G06F 15/62 G06F 15/70

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元物体を異なる視点から撮像した対
の画像から夫々エッジ画像を求めた後、一方のエッジ画
像内のエッジ点と他方のエッジ画像のエッジ点のうち両
視点の配列方向において一直線上に並んでいるエッジの
位置の相対差を求め、この相対差である視差の度数分布
から視差を決定して物体の三次元位置座標を求める三次
元物体の計測方法において、３点以上の異なる視点から
画像を撮像して、これら画像のうちの１つと残る他の画
像との間で夫々視差度数分布を求めるとともに各画像対
の視点間距離に基づく補正を行い、補正後の視差度数分
布から作成した統合視差度数分布から最大度数を示す視
差を求めて、この視差に基づき物体の位置座標を得るこ
とを特徴とする三次元物体の計測方法。
【請求項２】基準とする画像の視点を通る直線上の異
なる点に残る他の画像の視点を配置するとともに、各画
像対における視点間距離を異ならせることを特徴とする
請求項１記載の三次元物体の計測方法。
【請求項３】基準とする画像の視点において互いに直
交する２直線の各直線上に他の画像の視点を配置するこ
とを特徴とする請求項１記載の三次元物体の計測方法。
【請求項４】異なる視点からの画像は撮像手段の移動
または物体の移動によって得ていることを特徴とする請
求項１記載の三次元物体の計測方法。
【請求項５】統合視差度数分布は、補正後の全視差度
数分布を加算して作成することを特徴とする請求項１記
載の三次元物体の計測方法。
【請求項６】統合視差度数分布は、補正後の複数の視
差度数分布を夫々その度数の総数で除算した後に加算し
て作成することを特徴とする請求項１記載の三次元物体
の計測方法。
【請求項７】統合視差度数分布は、補正後の複数の視
差度数分布を夫々正規分布近似した後に加算して作成す
ることを特徴とする請求項１記載の三次元物体の計測方
法。
【請求項８】統合視差度数分布は、補正後の複数の視
差度数分布を夫々その度数の総数で除算した後に、その
値がしきい値以上である視差度数分布のみを用いて作成
することを特徴とする請求項１記載の三次元物体の計測
方法。
【請求項９】統合視差度数分布は、補正後の複数の視
差度数分布を夫々正規分布近似した後に、その標準偏差
がしきい値以下である視差度数分布のみを用いて作成す
ることを特徴とする請求項１記載の三次元物体の計測方
法。
【請求項１０】統合視差度数分布として、複数の視差
度数分布の評価で最良となった視差度数分布を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の三次元物体の計測方法。
【請求項１１】画像に設定したウインドウ内において
統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座標を得た
後、異なるウインドウを設定してこのウインドウ内にお
いて統合視差度数分布から視差並びに物体の位置座標を
得ることを繰り返すことを特徴とする請求項１記載の三
次元物体の計測方法。
【請求項１２】基準とする画像に設定するウインドウ
の大きさよりも残る他の画像に設定するウインドウの大
きさを大きくすることを特徴とする請求項１１記載の三
次元物体の計測方法。