JP2938520B2 - ３次元形状計測装置 - Google Patents
３次元形状計測装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，カメラなどで撮影した複数枚の画像から被
写体の３次元形状を計測する３次元形状計測装置に関す
る。
写体の３次元形状を計測する３次元形状計測装置に関す
る。
画像を用いた受動的な静止剛体の３次元形状計測手法
として，時空間画像処理（Spatio−temporalanalysis）
を用いた３次元形状計測手法があげられる。
として，時空間画像処理（Spatio−temporalanalysis）
を用いた３次元形状計測手法があげられる。
時空間画像とは，第６図図示の如く，視軸に垂直な方
向に等速直線運動するカメラ10から連続的に静止剛体
（被写体20）を撮影して得られる画像群30を時間軸方向
に積み重ねたものを意味している。この時空間画像40を
エピポーラ線50にそって切断した画像（すなわち時空間
画像の水平切断面）はエピポーラ画像60と呼ばれ，通常
ほぼ平行に近い直線群が見られる。この直線群は撮影さ
れた静止剛体の特徴点の見かけの動き（特徴点軌跡）を
表しており，この特徴点軌跡の傾きを求めることで，特
徴点までの距離を求めることができる。すなわち撮影し
た静止剛体の３次元形状を計測することが可能となる。
向に等速直線運動するカメラ10から連続的に静止剛体
（被写体20）を撮影して得られる画像群30を時間軸方向
に積み重ねたものを意味している。この時空間画像40を
エピポーラ線50にそって切断した画像（すなわち時空間
画像の水平切断面）はエピポーラ画像60と呼ばれ，通常
ほぼ平行に近い直線群が見られる。この直線群は撮影さ
れた静止剛体の特徴点の見かけの動き（特徴点軌跡）を
表しており，この特徴点軌跡の傾きを求めることで，特
徴点までの距離を求めることができる。すなわち撮影し
た静止剛体の３次元形状を計測することが可能となる。
このエピポーラ画像中から直線を検出する手法とし
て，従来,KalmanfilterやRammer法などの直線追跡法が
用いられていた。しかし直線追跡法はノイズによる直線
の切れや，被写体同士のオクルージョンによって生じる
直線の隠れなどに弱いという欠点を有していた。しかも
これらの従来手法では，特徴点軌跡がエピポーラ画像上
で直線となるようなカメラ運動（すなわち等速直線運
動）にのみ適用可能であり，それ以外の運動をカメラが
行うと特徴点軌跡は時空間画像中の任意の曲線となるた
め適用不可能であった。なおこの特徴点軌跡を追跡する
ことで該特徴点までの距離を求めることは可能である。
しかし，特徴点の３次元空間中での位置とカメラ運動に
よって特徴点軌跡は任意の曲線となる。しかも現実には
画像中のノイズやオクルージョン等によって，特徴点軌
跡は途切れ途切れになるため，これを追跡することは非
常に困難である。
て，従来,KalmanfilterやRammer法などの直線追跡法が
用いられていた。しかし直線追跡法はノイズによる直線
の切れや，被写体同士のオクルージョンによって生じる
直線の隠れなどに弱いという欠点を有していた。しかも
これらの従来手法では，特徴点軌跡がエピポーラ画像上
で直線となるようなカメラ運動（すなわち等速直線運
動）にのみ適用可能であり，それ以外の運動をカメラが
行うと特徴点軌跡は時空間画像中の任意の曲線となるた
め適用不可能であった。なおこの特徴点軌跡を追跡する
ことで該特徴点までの距離を求めることは可能である。
しかし，特徴点の３次元空間中での位置とカメラ運動に
よって特徴点軌跡は任意の曲線となる。しかも現実には
画像中のノイズやオクルージョン等によって，特徴点軌
跡は途切れ途切れになるため，これを追跡することは非
常に困難である。
一方，この様な任意のカメラ運動の結果得られた画像
列Ii（ｉ＝0,…,n−１）から時空間画像を構成せずに,3
次元形状を計測する手法として次の様な単純な手法（手
法Ｉ）が考えられる。
列Ii（ｉ＝0,…,n−１）から時空間画像を構成せずに,3
次元形状を計測する手法として次の様な単純な手法（手
法Ｉ）が考えられる。
手法I:まず第７図に示すように世界座標系Ｏ−Ｘ−Ｙ−
Ｚ中の点をＡ（Xa,Ya,Za），カメラ座標をｏ−ｘ−ｙ−
z,スクリーン面をｏ−ｘ−ｙ平面，カメラの焦点距離を
f,レンズ中心位置座標をカメラ座標系で（0,0,−ｆ），
カメラの運動軌跡をPc＝（Pc0,…,Pci,…,Pcn−１）と
する。ただしPciは撮影位置情報であって被写体撮影時
のカメラのレンズ中心の位置，および姿勢を表す列ベク
トル Pci＝（Xci,Yci,Zci,Aci,Eci,Rci）Ｔ ……（１） であり，カメラ座標系のレンズ中心位置は世界座標系で
Li＝（Xci,Yci,Zci）に一致する。Aci,Eci,Rciは第８図
に示すようにカメラ座標系と世界座標系との原点を一致
させたときのＸ軸とｘ軸,Z軸とｚ軸,Y軸とｙ軸のなす角
度である。このときのスクリーン面座標ｏ−ｘ−ｙへの
点Ａの投影座標をａi（ｘai,yai）とする。このスクリ
ーン面が画像Iiである。
Ｚ中の点をＡ（Xa,Ya,Za），カメラ座標をｏ−ｘ−ｙ−
z,スクリーン面をｏ−ｘ−ｙ平面，カメラの焦点距離を
f,レンズ中心位置座標をカメラ座標系で（0,0,−ｆ），
カメラの運動軌跡をPc＝（Pc0,…,Pci,…,Pcn−１）と
する。ただしPciは撮影位置情報であって被写体撮影時
のカメラのレンズ中心の位置，および姿勢を表す列ベク
トル Pci＝（Xci,Yci,Zci,Aci,Eci,Rci）Ｔ ……（１） であり，カメラ座標系のレンズ中心位置は世界座標系で
Li＝（Xci,Yci,Zci）に一致する。Aci,Eci,Rciは第８図
に示すようにカメラ座標系と世界座標系との原点を一致
させたときのＸ軸とｘ軸,Z軸とｚ軸,Y軸とｙ軸のなす角
度である。このときのスクリーン面座標ｏ−ｘ−ｙへの
点Ａの投影座標をａi（ｘai,yai）とする。このスクリ
ーン面が画像Iiである。
カメラのレンズ中心Liとスクリーンに投影された点Ａ
の像ａiとを結ぶ直線は，必ず点Ａを通過する。すなわ
ちカメラの運動軌跡Pc上の各レンズ中心Liと画像Ii上の
ａiが含まれる画素とを結ぶ直線Saiは点Ａで交わる。従
って第９図に示すように３次元空間を大きさΔx,Δy,Δ
ｚの体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕（１＝0,…,mx−1;m＝0,
…,my−1;n＝0,…,mz−１）mx・my・mz個に分割し,D
〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を３次元列とする。初期状態として
全てのＤ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕の内容を０としておき，体
素で分割された３次元空間中に直線Saiを通してみる。
もし直線Saiが体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過した
ら， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＋１ ……（２） とする。これを全ての直線Saiについて行えば，各体素
の値は直線Saiが通過した回数となる。従って点Ａを含
む体素Ｄ〔la〕〔ma〕〔na〕の値がピークとなるから,D
〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕からピーク値を検出することで点Ａ
の３次元座標を求めることが出来る。
の像ａiとを結ぶ直線は，必ず点Ａを通過する。すなわ
ちカメラの運動軌跡Pc上の各レンズ中心Liと画像Ii上の
ａiが含まれる画素とを結ぶ直線Saiは点Ａで交わる。従
って第９図に示すように３次元空間を大きさΔx,Δy,Δ
ｚの体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕（１＝0,…,mx−1;m＝0,
…,my−1;n＝0,…,mz−１）mx・my・mz個に分割し,D
〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を３次元列とする。初期状態として
全てのＤ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕の内容を０としておき，体
素で分割された３次元空間中に直線Saiを通してみる。
もし直線Saiが体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過した
ら， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＋１ ……（２） とする。これを全ての直線Saiについて行えば，各体素
の値は直線Saiが通過した回数となる。従って点Ａを含
む体素Ｄ〔la〕〔ma〕〔na〕の値がピークとなるから,D
〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕からピーク値を検出することで点Ａ
の３次元座標を求めることが出来る。
手法Ｉはノイズや切れなどに対して頑健な手法であ
る。しかし，第10図に示す如く,3次元空間中に，別の点
Ｂ（Xb,Yb,Zb）がある場合には，いわゆる誤対応問題が
発生する。すなわち点Ｂの像ｂiとレンズ中心Liとを結
ぶ直線Sbiが体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過しても，
（２）式で表す累積をＤ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕に対して行
うから，直線Saiと直線Sbj（ｉ＝0,…,n−1;j＝0,…,n
−1;i≠ｊ）との交点を含むＤ〔le〕〔me〕〔ne〕の累
積値が増加してしまい，ピークとして検出されてしま
う。この誤対応の結果，実際には３次元空間中にはない
点（誤対応点）の座標値が求められてしまうという欠点
を有していた。
る。しかし，第10図に示す如く,3次元空間中に，別の点
Ｂ（Xb,Yb,Zb）がある場合には，いわゆる誤対応問題が
発生する。すなわち点Ｂの像ｂiとレンズ中心Liとを結
ぶ直線Sbiが体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過しても，
（２）式で表す累積をＤ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕に対して行
うから，直線Saiと直線Sbj（ｉ＝0,…,n−1;j＝0,…,n
−1;i≠ｊ）との交点を含むＤ〔le〕〔me〕〔ne〕の累
積値が増加してしまい，ピークとして検出されてしま
う。この誤対応の結果，実際には３次元空間中にはない
点（誤対応点）の座標値が求められてしまうという欠点
を有していた。
本発明の目的は，時空間画像処理による３次元形状計
測においてカメラの運動自由度を，任意の運動に拡張す
ることである。
測においてカメラの運動自由度を，任意の運動に拡張す
ることである。
第１図は本発明の原理構成図を示す。図中の符号１は
画像入力処理部であって，カメラを任意に運動させなが
ら被写体を撮影した画像列を入力し，時空間画像として
蓄積する。２は撮影位置入力処理部であって，画像列の
撮影位置情報を入力する。３は負領域生成処理部であっ
て画像入力処理部１に入力された時空間画像から特徴点
を抽出し，特徴点には正の値を，当該特徴点に隣接する
特徴点以外の画素には負の値を，それ以外には零を与え
る形で，時空間画像を時空間トンネル画像に変換する。
４は直線発生処理部であって，負領域生成処理部３で出
力された時空間トンネル画像の非零の画素値座標と撮影
位置とから直線情報などを出力する。５は体素累算処理
部であって，直線発生処理部４が発生した直線情報が通
過するすべての体素の値に画素値を加算する。７はピー
ク値検出部であってピーク値をもつ体素を抽出し，その
座標情報を出力する。
画像入力処理部であって，カメラを任意に運動させなが
ら被写体を撮影した画像列を入力し，時空間画像として
蓄積する。２は撮影位置入力処理部であって，画像列の
撮影位置情報を入力する。３は負領域生成処理部であっ
て画像入力処理部１に入力された時空間画像から特徴点
を抽出し，特徴点には正の値を，当該特徴点に隣接する
特徴点以外の画素には負の値を，それ以外には零を与え
る形で，時空間画像を時空間トンネル画像に変換する。
４は直線発生処理部であって，負領域生成処理部３で出
力された時空間トンネル画像の非零の画素値座標と撮影
位置とから直線情報などを出力する。５は体素累算処理
部であって，直線発生処理部４が発生した直線情報が通
過するすべての体素の値に画素値を加算する。７はピー
ク値検出部であってピーク値をもつ体素を抽出し，その
座標情報を出力する。
本発明では，任意運動するカメラで撮影された画像列
から構成される時空間画像に後述する処理を行ってから
手法Ｉを適用することで，誤対応点を検出することなく
被写体の３次元形状を計測可能とすることを特徴として
いる。
から構成される時空間画像に後述する処理を行ってから
手法Ｉを適用することで，誤対応点を検出することなく
被写体の３次元形状を計測可能とすることを特徴として
いる。
即ち，移動するカメラから被写体点Ａと点Ｂとを撮影
した画像列から構成される時空間画像の中には，点Ａと
点Ｂとに対応する２本の曲線が含まれる。これを曲線C
a,Cbとし，上記負領域生成処理部３において，当該曲線
Ca,Cbとの周囲にパイプ状の負領域を形成した時空間ト
ンネル画像を形成せしめるようにする。そして，上述の
手法Ｉを適用するようにする。
した画像列から構成される時空間画像の中には，点Ａと
点Ｂとに対応する２本の曲線が含まれる。これを曲線C
a,Cbとし，上記負領域生成処理部３において，当該曲線
Ca,Cbとの周囲にパイプ状の負領域を形成した時空間ト
ンネル画像を形成せしめるようにする。そして，上述の
手法Ｉを適用するようにする。
第10図に示すカメラ軌跡Pcにそって被写体点Ａと点Ｂ
とを撮影した画像列から構成される時空間画像をＴとす
る。第２図に示すように，時空間画像Ｔ中には点Ａと点
Ｂとに対応する２本の曲線Ca,Cbが含まれる。点Ａと点
Ｂとがスクリーン面に投影された画素値を1,それ以外の
画素値を０とする。時空間画像Ｔ中のすべての画素ｔに
対してまず次の様な変換Ｆを行い，時空間トンネル画像
Ｔ′を生成する。
とを撮影した画像列から構成される時空間画像をＴとす
る。第２図に示すように，時空間画像Ｔ中には点Ａと点
Ｂとに対応する２本の曲線Ca,Cbが含まれる。点Ａと点
Ｂとがスクリーン面に投影された画素値を1,それ以外の
画素値を０とする。時空間画像Ｔ中のすべての画素ｔに
対してまず次の様な変換Ｆを行い，時空間トンネル画像
Ｔ′を生成する。
Ｆ（ｔ）＝１ :tが１である。
０ :tが０であり，その隣接画素全てが０
である。
である。
−1:tが０であり，その隣接画素に１のも
のがある。 ……（３） この結果，第３図に示すように時空間トンネル画像
Ｔ′では，曲線CaとCbとの周囲に画素値−１のパイプ状
の負領域VaとVbとが形成される。
のがある。 ……（３） この結果，第３図に示すように時空間トンネル画像
Ｔ′では，曲線CaとCbとの周囲に画素値−１のパイプ状
の負領域VaとVbとが形成される。
次に時空間トンネル画像Ｔ′を構成する各画像Ii′に
対して手法Ｉを適用する。ただし，レンズ中心Liと画素
値１の画素とを結ぶ直線が体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を
通過するなら， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＋１ とするが，レンズ中心Liと画素値−１の画素とを結ぶ直
線が体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過する場合には， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕−１ とする。この様な処理を行うことで，手法Ｉで問題とな
った誤対応点の発生を抑制することが可能となる。以下
にその理由を示す。
対して手法Ｉを適用する。ただし，レンズ中心Liと画素
値１の画素とを結ぶ直線が体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を
通過するなら， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＋１ とするが，レンズ中心Liと画素値−１の画素とを結ぶ直
線が体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕を通過する場合には， Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕＝Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕〔ｎ〕−１ とする。この様な処理を行うことで，手法Ｉで問題とな
った誤対応点の発生を抑制することが可能となる。以下
にその理由を示す。
時空間画像Ｔ中の各曲線Ca,Cbは３次元空間中の点Ａ
およびＢに対応している。すなわち３次元空間中の一点
と時空間画像中の曲線とは一対一に対応する（この様な
曲線を実曲線と呼ぶことにする）。この曲線に沿った画
素値の累積値が，手法Ｉにおける体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕
〔ｎ〕の累積値になるとみなすことができる。これは誤
対応点についても同様である。たとえば第10図中のある
誤対応点Ｅには，時空間画像Ｔ中の曲線Ceが対応する
（誤対応点Ｅは実際には存在しないので，実際は時空間
画像Ｔ中にCeを見つけることはできない。Ceはあくまで
も仮想的な曲線として存在する。Ceのことを虚曲線と呼
ぶ）。点Ｅは直線SaiとSbjとの交点である。すなわち画
像Iiと画像Ijとにおいて，点Ａと点Ｂとを誤って同一点
とみなした結果生じた点である。したがって，時空間画
像Ｔ中の画像Iiと実曲線Caとの交点をｅa，画像Ijと実
曲線Cbとの交点をｅbとすると，虚曲線Ceは必ずｅaとｅ
bとを通過するから，手法Ｉにおける誤対応点を含む体
素Ｄ〔le〕〔me〕〔ne〕の累積値（すなわち虚曲線Ceに
沿った画素値の累積値）は，虚曲線Ceが実曲線CaとCbと
を横切った回数となる。すなわちCeが通過する実曲線の
数が多ければ多いほど，誤対応点として検出されやすく
なる。
およびＢに対応している。すなわち３次元空間中の一点
と時空間画像中の曲線とは一対一に対応する（この様な
曲線を実曲線と呼ぶことにする）。この曲線に沿った画
素値の累積値が，手法Ｉにおける体素Ｄ〔ｌ〕〔ｍ〕
〔ｎ〕の累積値になるとみなすことができる。これは誤
対応点についても同様である。たとえば第10図中のある
誤対応点Ｅには，時空間画像Ｔ中の曲線Ceが対応する
（誤対応点Ｅは実際には存在しないので，実際は時空間
画像Ｔ中にCeを見つけることはできない。Ceはあくまで
も仮想的な曲線として存在する。Ceのことを虚曲線と呼
ぶ）。点Ｅは直線SaiとSbjとの交点である。すなわち画
像Iiと画像Ijとにおいて，点Ａと点Ｂとを誤って同一点
とみなした結果生じた点である。したがって，時空間画
像Ｔ中の画像Iiと実曲線Caとの交点をｅa，画像Ijと実
曲線Cbとの交点をｅbとすると，虚曲線Ceは必ずｅaとｅ
bとを通過するから，手法Ｉにおける誤対応点を含む体
素Ｄ〔le〕〔me〕〔ne〕の累積値（すなわち虚曲線Ceに
沿った画素値の累積値）は，虚曲線Ceが実曲線CaとCbと
を横切った回数となる。すなわちCeが通過する実曲線の
数が多ければ多いほど，誤対応点として検出されやすく
なる。
ところが第３図に示すように，本発明においては実曲
線の周囲に−１の画素値から構成される負領域を生成す
ることを特徴としているから，虚曲線が実曲線を交差す
ると必ずこの負領域を通過することになる。したがって
虚曲線に沿った画素値の累積値は，正負打ち消されて小
さな値となり，誤対応点として検出され難くなる。
線の周囲に−１の画素値から構成される負領域を生成す
ることを特徴としているから，虚曲線が実曲線を交差す
ると必ずこの負領域を通過することになる。したがって
虚曲線に沿った画素値の累積値は，正負打ち消されて小
さな値となり，誤対応点として検出され難くなる。
第４図は本発明の実施例構成を示す。１は画像入力処
理部,1−１は画像入力部,1−２は時空間画像蓄積部,2は
撮影位置入力処理部,2−１は撮影位置入力部,2−２は撮
影位置蓄積部,3は負領域生成処理部,3−１は特徴点抽出
部,3−２は時空間特徴点画像蓄積部,3−３は負領域生成
部,3−４は時空間トンネル画像蓄積部,4は直線発生処理
部,4−１は画像蓄積部,4−２は非零画素検出部,4−３は
直線発生部,5は体素累算処理部,6は体素蓄積部,7はピー
ク値検出部,8は出力部である。
理部,1−１は画像入力部,1−２は時空間画像蓄積部,2は
撮影位置入力処理部,2−１は撮影位置入力部,2−２は撮
影位置蓄積部,3は負領域生成処理部,3−１は特徴点抽出
部,3−２は時空間特徴点画像蓄積部,3−３は負領域生成
部,3−４は時空間トンネル画像蓄積部,4は直線発生処理
部,4−１は画像蓄積部,4−２は非零画素検出部,4−３は
直線発生部,5は体素累算処理部,6は体素蓄積部,7はピー
ク値検出部,8は出力部である。
本装置を動作するには，カメラを運動させながら連続
的に被写体を撮影した画像列Ii（ｉ＝0,…,n−１）を画
像入力部１−１に入力し，カメラの撮影位置情報Pci
（ｉ＝0,…,n−１）を撮像位置入力部２−１に入力す
る。画像入力部１−１に入力された画像列は，時空間画
像として時空間画像蓄積部１−２に，また撮影位置入力
部２−１に入力された撮影位置情報は撮影位置蓄積部２
−２に蓄積される。
的に被写体を撮影した画像列Ii（ｉ＝0,…,n−１）を画
像入力部１−１に入力し，カメラの撮影位置情報Pci
（ｉ＝0,…,n−１）を撮像位置入力部２−１に入力す
る。画像入力部１−１に入力された画像列は，時空間画
像として時空間画像蓄積部１−２に，また撮影位置入力
部２−１に入力された撮影位置情報は撮影位置蓄積部２
−２に蓄積される。
第５図に示すように時空間画像蓄積部１−２に蓄積さ
れた時空間画像を構成する画像Iiの蓄積位置と，これに
対応する撮影位置情報Pciの蓄積位置とは相互に対応可
能なように同じ順番に並んでいる。これは時空間特徴点
画像蓄積部３−2,および時空間トンネル画像蓄積部３−
４についても同様である。
れた時空間画像を構成する画像Iiの蓄積位置と，これに
対応する撮影位置情報Pciの蓄積位置とは相互に対応可
能なように同じ順番に並んでいる。これは時空間特徴点
画像蓄積部３−2,および時空間トンネル画像蓄積部３−
４についても同様である。
特徴点抽出部３−１は３次元のエッジ抽出フィルタな
どであり，時空間画像蓄積部１−２に蓄積された時空間
画像を読み出し，エッジ部には正の画素値をそれ以外の
画素には０の画素値を出力することで，該時空間画像を
二値の時空間特徴点画像に変換して時空間特徴点画像蓄
積部３−２に蓄積する。負領域生成部３−３は該時空間
特徴点画像蓄積部３−２に蓄積された時空間特徴点画像
を読み出し，上記（３）式に示す変換Ｆを該時空間特徴
点画像に対して行って時空間トンネル画像を生成し，時
空間トンネル画像蓄積部３−４に蓄積する。
どであり，時空間画像蓄積部１−２に蓄積された時空間
画像を読み出し，エッジ部には正の画素値をそれ以外の
画素には０の画素値を出力することで，該時空間画像を
二値の時空間特徴点画像に変換して時空間特徴点画像蓄
積部３−２に蓄積する。負領域生成部３−３は該時空間
特徴点画像蓄積部３−２に蓄積された時空間特徴点画像
を読み出し，上記（３）式に示す変換Ｆを該時空間特徴
点画像に対して行って時空間トンネル画像を生成し，時
空間トンネル画像蓄積部３−４に蓄積する。
該時空間トンネル画像蓄積部３−４は該時空間トンネ
ル画像蓄積部に蓄積された該時空間トンネル画像を構成
する第一の画像（すなわち撮影位置情報Pc0に対応する
画像）を読み出して，画像蓄積部４−１に蓄積する。非
零画素検出部４−２は該画像蓄積部４−１に蓄積された
画像を走査し，画素値が０でない画素を見つけると，該
画素値と該画素の座標値とを直線発生部４−３に出力す
る。該直線発生部４−３は該画素値と該座標値とを入力
されると，撮影位置蓄積部２−２から第一の画像に対応
する撮影位置情報を読み出し，カメラのレンズ中心と該
画像上の該画素の座標値を通る直線情報を発生し，該直
線情報と該画素値とを体素累算処理部５に出力する。該
体素累算処理部５は，該直線情報と該画素値とを入力さ
れると，該直線情報が示すところの直線が通過する体素
を順次，体素蓄積部６から読み出し，該体素の値に該画
素値を加算した値を該体素蓄積部６の該体素に出力す
る。体素累算処理部５が上記の処理を該時空間トンネル
画像蓄積部３−４に蓄積されたすべての画像について順
次実行すると，ピーク値検出部７は体素蓄積部６からピ
ーク値を持つ体素をしきい値処理などによって抽出し，
該体素の座標値を出力部８に出力する。
ル画像蓄積部に蓄積された該時空間トンネル画像を構成
する第一の画像（すなわち撮影位置情報Pc0に対応する
画像）を読み出して，画像蓄積部４−１に蓄積する。非
零画素検出部４−２は該画像蓄積部４−１に蓄積された
画像を走査し，画素値が０でない画素を見つけると，該
画素値と該画素の座標値とを直線発生部４−３に出力す
る。該直線発生部４−３は該画素値と該座標値とを入力
されると，撮影位置蓄積部２−２から第一の画像に対応
する撮影位置情報を読み出し，カメラのレンズ中心と該
画像上の該画素の座標値を通る直線情報を発生し，該直
線情報と該画素値とを体素累算処理部５に出力する。該
体素累算処理部５は，該直線情報と該画素値とを入力さ
れると，該直線情報が示すところの直線が通過する体素
を順次，体素蓄積部６から読み出し，該体素の値に該画
素値を加算した値を該体素蓄積部６の該体素に出力す
る。体素累算処理部５が上記の処理を該時空間トンネル
画像蓄積部３−４に蓄積されたすべての画像について順
次実行すると，ピーク値検出部７は体素蓄積部６からピ
ーク値を持つ体素をしきい値処理などによって抽出し，
該体素の座標値を出力部８に出力する。
この様な構成になっているから，カメラが等速直線運
動以外の任意の運動を行っても被写体上の特徴点までの
距離を求めることが出来，しかも，誤対応点に相当する
体素の累積値を負領域生成部によって生成された負の領
域によって抑制することで，誤対応点の発生を防ぐこと
が可能である。
動以外の任意の運動を行っても被写体上の特徴点までの
距離を求めることが出来，しかも，誤対応点に相当する
体素の累積値を負領域生成部によって生成された負の領
域によって抑制することで，誤対応点の発生を防ぐこと
が可能である。
本発明によれば，カメラ運動が既知であることを条件
に，それが任意の運動であっても，被写体の形状を誤対
応点を発生することなく計測することができる。
に，それが任意の運動であっても，被写体の形状を誤対
応点を発生することなく計測することができる。
第１図は本発明の原理構成図，第２図は時空間画像中の
曲線を説明する図，第３図は変換された時空間画像中の
パイプを説明する図，第４図は実施例構成，第５図は時
空間画像蓄積部と撮影位置蓄積部との格納状況を説明す
る図，第６図はエピポーラ画像を説明する図，第７図な
いし第10図は夫々説明図である。 図中,1は画像入力処理部,2は撮影位置入力処理部,3は負
領域生成処理部,4は直線発生処理部,5は体素累算処理
部,7はピーク値検出部,8は出力部を表す。
曲線を説明する図，第３図は変換された時空間画像中の
パイプを説明する図，第４図は実施例構成，第５図は時
空間画像蓄積部と撮影位置蓄積部との格納状況を説明す
る図，第６図はエピポーラ画像を説明する図，第７図な
いし第10図は夫々説明図である。 図中,1は画像入力処理部,2は撮影位置入力処理部,3は負
領域生成処理部,4は直線発生処理部,5は体素累算処理
部,7はピーク値検出部,8は出力部を表す。
Claims (1)
- 【請求項１】カメラを任意に運動させながら被写体を撮
影した画像列を入力し時空間画像として蓄積する画像入
力処理部と， 該画像列の撮影位置情報を入力する撮影位置入力処理部
と， 画像入力処理部に入力された時空間画像から特徴点を抽
出し，該特徴点には正の値を，該特徴点に隣接する特徴
点以外の画素には負の値を，それ以外の画素には０の値
を出力することで，時空間画像を時空間トンネル画像に
変換する負領域生成処理部と， 該負領域生成処理部で出力された時空間トンネル画像を
構成する各画像の０でない画素値を持つ画素の座標値
と，該撮影位置入力部に入力された該画像に対応する撮
影位置情報とから，該画素と撮影時のカメラメンズ中心
とを通る直線情報および該画素の画素値を出力する直線
発生処理部と， 被写体が存在する空間を仮想的に微少な体素に分割し,3
次元配列とした体素蓄積部と， 直線発生処理部が発生した直線情報が通過する体素蓄積
部内の全ての体素の値に該画素値を加算する体素累算処
理部と， 体素蓄積部からピーク値を持つ体素を抽出し，その座標
情報を出力部に出力するピーク値検出部とから構成さ
れ， カメラを任意に運動させながら撮影した画像列から，被
写体の３次元形状を，誤対応点を発生させることなく求
めることを特徴とする３次元形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174797A JP2938520B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | ３次元形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174797A JP2938520B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | ３次元形状計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462676A JPH0462676A (ja) | 1992-02-27 |
| JP2938520B2 true JP2938520B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=15984838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2174797A Expired - Fee Related JP2938520B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | ３次元形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938520B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10124681A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Ricoh Co Ltd | 携帯型情報処理装置及び情報処理方法 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP2174797A patent/JP2938520B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462676A (ja) | 1992-02-27 |
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