JP4191428B2 - Camera type three-dimensional measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ方式三次元計測装置に関し、特に、計測対象物に反射式ターゲットを取り付けることなく、非接触で計測対象物の形状計測が可能なカメラ方式三次元計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどを利用したCCD方式の三次元計測装置を使用した計測では、計測対象物の端部などを計測することは容易である。
しかしながら、計測対象物の内部に特徴点がない、例えば、板材等の平滑なものを計測する場合には、まず計測する前に特徴点の代わりとして、一般に反射式のターゲットを計測対象物に貼るなどして、計測対象物にターゲットを取り付ける作業を行なわなければならない。
そして、この取り付け作業後に、ターゲットを撮影して計測を行い、再びターゲットを計測対象物から取り外す作業を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した三次元計測では、ターゲットの取り付け及び取り外し作業が非常に手間がかかり、時間を要するという問題がある。
また、計測対象物の材質がアルミニウムなどの光沢のある材質である場合、ターゲットと計測対象物の識別がしにくく、ターゲットを取り付けても計測すべき特徴点が得られないという問題がある。
【0004】
そこで、本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであり、計測対象物の材質がアルミニウムなどの光沢があって、通常の反射式ターゲットによる計測が困難なカメラ方式の三次元計測において、赤外線等の特定な波長の光線を計測対象物上に照射することによってターゲットを形成し、このターゲットを計測することにより、非接触で計測対象物の形状計測を行うことができるカメラ方式の三次元計測装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の第1の発明は、非接触で計測対象物を計測するカメラ方式三次元計測装置であって、計測対象物上に所定の波長範囲の光線を照射してターゲットを形成する光源と、通常光が照射された計測対象物を撮影すると共にこの所定の波長範囲の波長を有する光線のみを透過させるフィルター要素を用いてターゲットを多重露光撮影する撮影手段と、この撮影手段を用いて撮影した多重露光画像を画像処理して立体画像にする画像処理手段と、この画像処理手段で得られた立体画像を計測する計測手段と、を有することを特徴としている。
【0006】
このように構成された本発明の第1の発明においては、光源が計測対象物上に光線を照射し、ターゲットを形成する。
このため、計測対象物上に反射式のターゲットを取り付けることなく、非接触で容易にターゲットを作ることができ、計測の段取り作業を軽減することができる。また、計測対象物の材質がアルミニウムなどの光沢があり反射式ターゲットでは特徴点を識別しにくい材質であっても、ターゲットを照射して容易に計測することができる。
また、本発明においては、特定の波長を有する光線のみを透過させるフィルター要素を使用した撮影手段でターゲットを撮影する。このため、光源の出力を抑え、ターゲットをより的確に認識することができ、撮影条件の制約を少なくすることができる。
【0007】
本発明において、好ましくは、フィルター要素は、計測対象物と撮影手段との間で選択的に切り換えることができるように配置されている。
本発明において、好ましくは、所定の波長範囲の光線は赤外線である。
本発明において、好ましくは、撮影手段は、計測対象物と、光源から計測対象物上に照射されたターゲットと、をそれぞれ少なくとも相異なる2箇所で撮影する。
【0008】
本発明の第2の発明は、非接触で計測対象物を計測するカメラ方式三次元計測方法であって、光源から計測対象物上に所定の波長範囲の光線を照射してターゲットを形成する工程と、通常光が照射された計測対象物を撮影すると共に所定の波長範囲の波長を有する光線のみを透過させるフィルター要素を用いてターゲットを多重露光撮影する工程と、撮影された多重露光画像を画像処理して立体画像にする工程と、この得られた立体画像を計測する工程と、を有することを特徴とするカメラ方式三次元計測方法。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図1乃至図5を参照して説明する。
図1は、本発明によるカメラ方式三次元計測装置の第1実施形態を示す概略図である。図1に示すように、符号1は本実施形態によるカメラ方式三次元計測装置を示し、このカメラ方式三次元計測装置1は、計測対象物2を撮影するデジタルカメラ又はデジタルビデオカメラなどのCCDカメラ4と、計測対象物2に赤外線20を照射してターゲット6を形成する赤外線スリット光源装置8と、を備えている。
また、図1に示されたCCDカメラ4は、このカメラ4の主要部分であるCCD部10と、レンズ12と、このレンズ12の露光を調節するシャッター14と、このレンズ12とシャッター14と間の光路上に適宜挿入可能なバンドパスフィルター16と、を備えている。
【0010】
このバンドパスフィルター16は、ある特定の波長の赤外線のみを透過させるフィルター特性を有する。
ここで、図2は、ある特定の波長の赤外線のみを透過させるバンドパスフィルターのフィルター特性の一例を示す。図2の縦軸は、バンドパスフィルターの透過率を示し、図2の横軸は、光線の波長を示す。
図2に示すようなバンドパスフィルター16のフィルター特性は、好ましくは、赤外線スリット光源装置8から計測対象物2に照射される赤外線20と波長が同程度の赤外線のみを透過させる特性を有するのがよい。
【0011】
つぎに、図3は、本実施形態の三次元計測装置における赤外線スリット光源装置を示す拡大斜視図である。
図3に示すように、赤外線スリット光源装置8は、この装置の主要部分である赤外線発光ダイオード18と、この赤外線発光ダイオード18から発生する赤外線20を集めて反射する集光反射板22と、これら発光ダイオード18から発生する赤外線20と集光反射板12で反射された赤外線20を計測対象物2の所定の位置に向けて屈折させ、透過させるレンズ24と、レンズ24を透過した赤外線20をスリット光線にするスリット26を含むスリット板28と、を備えている。
【0012】
つぎに、本発明の第1実施形態の作用(動作)を説明する。
まず、赤外線スリット光源装置8の赤外線発光ダイオード18から赤外線20を出力される。この出力された赤外線20は、レンズ24を透過し、スリット26を通過して、計測対象物2の表面上照射される。
この照射された赤外線20は、計測対象物2上で複数の赤外線20の点列を形成する。また、この赤外線20の点列は、スリット26の形状に応じて、スポット形態のターゲット6又はメッシュ形態のターゲット6を計測対象物2上に形成する。
【0013】
このように、赤外線スリット光源装置8から計測対象物2に赤外線20が照射され、赤外線のターゲット6が形成された後、この計測対象物2をCCDカメラ4で撮影する。以下に、この計測対象物2の撮影について、図4を参照して説明する。
図4は、計測対象物を撮影した画像を示す概略図である。
計測対象物2の撮影では、まず、CCDカメラ4におけるレンズ12とシャッター14との間にバンドパスフィルター16を挿入しないで、太陽光等の通常光30(図1中に図示)による撮影を行う。
図4に示すように、通常光30(図1参照)によって撮影された画像32は、計測対象物2の端部等を含む全体形状を認識できる画像である。この画像30には、通常光の一部の赤外線が取り込まれてはいるが、外乱光の影響を受けているため、赤外線ターゲットをほとんど認識できない画像となっている。
【0014】
つぎに、CCDカメラ4におけるレンズ12とシャッター14との間に、赤外線スリット光源装置8から計測対象物2に照射された赤外線20と波長が同程度の赤外線のみを透過させるバンドパスフィルター16を挿入し、赤外光による計測対象物2の撮影を行う。
図4に示すように、赤外光によって得られた画像34は、計測対象物2に照射された赤外線ターゲット6のみを認識できる画像である。バンドパスフィルター16が図2に示すようなフィルター特性を有し、赤外線スリット光源装置8から計測対象物2に照射された赤外線20と波長が同程度の赤外線のみを透過させるので、画像34には、計測対象物2に照射された赤外線20と波長が同程度の赤外線のみが取り込まれる。このため、外乱光の影響を受けず、赤外線ターゲット6のみをはっきり認識することができる。
なお、バンドパスフィルター16の光路上への挿入については、計測対象物2の撮影時におけるCCDカメラ4のシャッター14の動作と連動させてもよい。
【0015】
ここで、上述のようにして撮影された通常光による撮影画像32と赤外光による撮影画像34の2つの画像は、実際には、多重露光によって1つの画像に合成される。すなわち、最終的には、計測対象物2とターゲット6が重なる1つの多重露光による画像36が得られる。
なお、画像36をより良好な画像にするために、二つの画像32,34のピントの補正等を必要に応じて行うのがよい。
【0016】
つぎに、このような多重露光による画像36の撮影をCCDカメラ4の位置を変えた複数の撮影位置で行い、同一の被写体についてアングルを変えた画像36を少なくとも2つ以上用意する。
さらに、これらの複数の撮影画像36をステレオ視処理(詳細は後述する)することによって、画像36を立体画像にして、この立体画像について三次元計測を行う。
【0017】
ここで、上述した撮影画像36のステレオ視処理の原理について図5を参照して説明する。
図5はステレオ視処理の原理を示す概略図であり、一例として一台のカメラ4が2箇所の位置から計測対象物2及びターゲット6を撮影している状態を示している。
ステレオ視処理は、三角測量の原理が基本となっており、この三角測量の原理では、まず、図5に示すようにカメラ4の撮影位置と撮影した方向を3次元直交座標から求める処理を行う。すなわち、この処理によって、一枚の画像についてカメラ4の位置の3つの座標とカメラ4の撮影した方向の3つの角度が求まり、2箇所のカメラの撮影位置とカメラの視準角度が定まる。
【0018】
つぎに、カメラ4の2箇所の位置からターゲット6に向かう視準線38a,38b,38c及び視準線40a,40b,40cを決定し、これらの視準線38a,38b,38cと視準線40a,40b,40cとの交点を求める。ここで、これらの視準線の交点は、事実上ターゲット6の位置にあるので、この交点の座標が決まれば、ターゲットの座標値が決定する。
このようにして、すべての計測すべきターゲットの座標値を計算処理することによって、計測対象物6の形状の三次元計測を行うことができる。
【0019】
上述した本発明の第1実施形態のカメラ方式三次元計測装置によれば、計測対象物上に反射式のターゲットを取り付けることなく、赤外光を利用して非接触で容易にターゲットを作ることができる。このため、計測対象物の材質がアルミニウムなどの光沢があり反射式ターゲットでは特徴点を識別しにくい材質であっても、赤外線ターゲットを計測対象物に照射して容易に計測することができる。
また、本実施形態のカメラ方式三次元計測装置は、ターゲットに照射する赤外線の波長域の光のみを透過させるバンドパスフィルターを用いているので、撮影時の外乱光の影響を抑制し、光源の出力を抑えることができる。このため、通常光線下においてもターゲットをより的確に認識することができ、撮影条件の制約を少なくすることができる。
さらに、本実施形態のカメラ方式三次元計測装置では、上述したように光源の出力を抑えることができるので、光源に赤外レーザー光等を使用するにしても、光源の出力を抑えて安全に使用することができる。
また、本実施形態のカメラ方式三次元計測装置は、市販のデジタルカメラやデジタルビデオカメラと市販の赤外線発光ダイオードを使用するため、簡便で低コストである。
【0020】
なお、本実施形態のカメラ方式三次元装置では、一例として、バンドパスフィルターを用いた例を説明したが、バンドパスフィルターに限定されることなく、赤外線より波長の小さい光線を減衰させるシャープカットフィルター等の他のフィルターを用いてもよい。このことによって、バンドパスフィルターの場合と同様に、撮影時にフィルターを適当に切り換えることによって、外乱光の影響を抑制しながら、通常光と赤外光の画像撮影を行うことができる。
【0021】
また、本実施形態では、通常光画像と赤外光画像を撮影する手段として、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等のCCDカメラを用いた例を示したが、これらのカメラに限定されることなく、赤外線カメラやフィルム式の写真カメラを用いて計測対象物を撮影した画像についてステレオ視処理してもよい。
なお、赤外線カメラを使用する場合は、赤外線を透過させない赤外線フィルターを上述したバンドパスフィルターの代わりに使用して、通常光画像を撮影するときはカメラの光路上に赤外線フィルターを取り付け、赤外光画像を撮影するときはカメラの光路上から赤外線フィルターを取り外すようなフィルターの切換操作を行う。
さらに、本実施形態では、1台のカメラでフィルターを切り換えつつ、複数の異なる箇所で撮影して、これらの撮影画像から立体画像を得ることを説明したが、1台のカメラで複数の異なる箇所から撮影する代わりに、複数の異なる撮影箇所ごとに同一のカメラを1台ずつ設置して撮影し、これらの撮影画像をステレオ視処理して立体画像を得てもよい。
【0022】
つぎに、図6を参照して本発明の第2実施形態を説明する。
図6は、本発明によるカメラ方式三次元計測装置の第2実施形態を示す概略図である。
ここで、図6において、図1に示す第1実施形態と同一部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図6に示すように、符号50は本実施形態によるカメラ方式三次元計測装置を示し、このカメラ方式三次元計測装置50は、計測対象物2を通常光で撮影するデジタルカメラ又はデジタルビデオカメラなどの通常光用CCDカメラ52と、計測対象物2上に照射された赤外線のターゲット6を赤外光で撮影するデジタルカメラ又はデジタルビデオカメラなどの赤外光用CCDカメラ54と、を備えている。
【0023】
つぎに、本発明の第2実施形態の作用(動作)を説明する。
まず、通常光用CCDカメラ52又は赤外光用CCDカメラ54のいずれか一方のカメラを撮影位置に設定する。
例えば、最初に、通常光用CCDカメラ52を撮影位置に設定し、この通常光用CCDカメラ52を使用し、計測対象物2の全体像について通常光による撮影を行う。
この通常光による撮影後、通常光用CCDカメラ52の撮影位置と同一の位置に赤外光用CCDカメラ54を設置し、この赤外光用CCDカメラ54を使用し、計測対象物2の赤外線ターゲット6について赤外光による撮影を行う。
【0024】
つぎに、このようにして得られた通常光による撮影画像32(図4参照)と赤外光による撮影画像34(図4参照)を1つの画像に合成するように画像処理を行い、計測対象物2に赤外線ターゲット6が重なった画像36(図4参照)を得る。
このようにして、通常光用CCDカメラ52と赤外光用CCDカメラ54の同一の撮影位置による通常光及び赤外光の撮影を同様に複数の撮影位置において行い、同一の被写体についてアングルを変えた画像36を少なくとも2つ以上用意する。
さらに、第1実施形態におけるステレオ視処理と同様にして、得られた複数の画像36からステレオ視によって立体画像を作り、この立体画像の計測対象物の形状を三次元計測する。
【0025】
なお、本発明の第2実施形態では、2台のカメラの位置を同一位置に設定し、同一の被写体を撮影したが、本実施形態の変形例として、通常光用CCDカメラ52と赤外光用CCDカメラ54の2台のカメラの位置をずらして、それぞれのカメラで計測対象物2を撮影してもよい。
この場合は、2台のカメラで異なる位置から、ある共通な基準点を撮影したときのカメラ位置の差と2つの画像のずれに関する特性を予め調べておく。そして、実際に通常光撮影画像32と赤外光撮影画像34を合成するときには、通常光用CCDカメラ52と赤外光用CCDカメラ54の位置の情報と、上述した画像のずれに関する特性に基づいて、通常光撮影画像32又は赤外光撮影画像34の少なくとも一方の画像について座標変換等の補正を行い、両画像32,34を合成する。
【0026】
上述した本発明の第2実施形態のカメラ方式三次元計測装置によれば、本発明の第1実施形態の三次元計測装置と異なり、カメラのフィルターを切り換えることなく、計測対象物の通常光撮影と赤外光撮影を2台のカメラで同時に行うことができるため、作業能率を向上させることができる。
なお、本実施形態の三次元計測装置では、一例として、通常光用CCDカメラと赤外光用CCDカメラをそれぞれ1台ずつ使用した例を説明したが、これらのカメラの台数は限定されることなく、2台以上の複数台で計測対象物を同時撮影してもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のカメラ方式三次元計測装置によれば、光源の出力を抑え、外乱光の影響を抑制しつつ、赤外線ターゲットを計測対象物に照射することができ、反射式ターゲットを取り付けることなく容易に三次元形状計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるカメラ方式三次元計測装置の第1実施形態を示す概略図である。
【図2】バンドパスフィルターのフィルター特性の一例を示す。
【図3】本発明の第1実施形態のカメラ方式三次元計測装置における赤外線スリット光源装置を示す拡大斜視図である。
【図4】計測対象物を撮影した画像を示す概略図である。
【図5】ステレオ視処理の原理を示す概略図である。
【図6】本発明によるカメラ方式三次元計測装置の第2実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
1,50 カメラ方式三次元計測装置
2 計測対象物
4 CCDカメラ
6 ターゲット
8 赤外線スリット光源装置
10 CCD部
12,24 レンズ
14 シャッター
16 バンドパスフィルター
18 赤外線発光ダイオード
20 赤外線
22 集光反射板
26 スリット
28 スリット板
30 通常光
32 通常光撮影画像
34 赤外光撮影画像
36 多重露光撮影画像
38a,38b,38c,40a,40b,40c 視準線
52 通常光用CCDカメラ
54 赤外光用CCDカメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camera-type three-dimensional measurement apparatus, and more particularly to a camera-type three-dimensional measurement apparatus capable of measuring the shape of a measurement object in a non-contact manner without attaching a reflective target to the measurement object.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in measurement using a CCD type three-dimensional measuring apparatus using a digital camera, a digital video camera, or the like, it is easy to measure an end of a measurement object.
However, when there is no feature point inside the measurement object, for example, when measuring a smooth material such as a plate material, a reflective target is generally attached to the measurement object as a substitute for the feature point before measurement. Thus, the work of attaching the target to the measurement object must be performed.
Then, after this mounting operation, the target is photographed and measured, and the operation of removing the target from the measurement object is performed again.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described three-dimensional measurement has a problem that it takes time and labor to attach and remove the target.
In addition, when the material of the measurement object is a glossy material such as aluminum, it is difficult to distinguish the target and the measurement object, and there is a problem that a characteristic point to be measured cannot be obtained even if the target is attached.
[0004]
Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and the three-dimensional camera system in which the material of the measurement object is glossy such as aluminum and is difficult to measure with a normal reflective target. In measurement, a camera system that can form a target by irradiating a light beam of a specific wavelength, such as infrared rays, onto the measurement object, and measure the shape of the measurement object in a non-contact manner by measuring this target. The object is to provide a three-dimensional measuring apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention of the present invention is a camera-based three-dimensional measurement apparatus that measures a measurement object in a non-contact manner, and irradiates a light beam in a predetermined wavelength range on the measurement object. A light source for forming the target, and an imaging means for imaging the measurement object irradiated with normal light and performing multiple exposure imaging of the target using a filter element that transmits only light having a wavelength in the predetermined wavelength range, It is characterized by having an image processing means for processing a multiple exposure image photographed using this photographing means into a stereoscopic image, and a measuring means for measuring a stereoscopic image obtained by this image processing means.
[0006]
In the first invention of the present invention configured as described above, the light source irradiates the measurement target with a light beam to form a target.
For this reason, a target can be easily made in a non-contact manner without attaching a reflective target on the measurement object, and the measurement setup work can be reduced. Further, even if the material of the measurement object is glossy such as aluminum and it is difficult to identify the feature points with a reflective target, it can be easily measured by irradiating the target.
In the present invention, the target is imaged by an imaging means using a filter element that transmits only a light beam having a specific wavelength. For this reason, the output of the light source can be suppressed, the target can be recognized more accurately, and the restrictions on the photographing conditions can be reduced.
[0007]
In the present invention, preferably, the filter element is arranged so that it can be selectively switched between the measurement object and the photographing means.
In the present invention, the light beam having a predetermined wavelength range is preferably infrared.
In the present invention, preferably, the imaging unit images the measurement object and the target irradiated on the measurement object from the light source at least at two different locations .
[0008]
A second invention of the present invention is a camera-based three-dimensional measurement method for measuring a measurement object in a non-contact manner, wherein a target is formed by irradiating a light beam in a predetermined wavelength range from a light source onto the measurement object. When a step of multiple exposure shooting targets with a filter element which transmits only light having a wavelength in a predetermined wavelength range with the normal light shooting illuminated measurement object, the multiple exposure images shooting A camera-based three-dimensional measurement method comprising: a step of performing image processing to form a stereoscopic image; and a step of measuring the obtained stereoscopic image.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a camera-type three-dimensional measuring apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes the camera-type three-dimensional measuring apparatus according to the present embodiment, and this camera-type three-dimensional measuring apparatus 1 is a CCD camera such as a digital camera or a digital video camera for photographing a
Further, the CCD camera 4 shown in FIG. 1 includes a
[0010]
The
Here, FIG. 2 shows an example of filter characteristics of a band-pass filter that transmits only infrared rays having a specific wavelength. The vertical axis in FIG. 2 indicates the transmittance of the bandpass filter, and the horizontal axis in FIG. 2 indicates the wavelength of the light beam.
The filter characteristic of the
[0011]
Next, FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the infrared slit light source device in the three-dimensional measuring apparatus of the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the infrared slit
[0012]
Next, the operation (operation) of the first embodiment of the present invention will be described.
First,
The irradiated
[0013]
Thus, after the
FIG. 4 is a schematic diagram showing an image obtained by photographing the measurement object.
In photographing the
As shown in FIG. 4, the
[0014]
Next, between the
As shown in FIG. 4, the
Note that the insertion of the
[0015]
Here, the two images of the captured
In order to make the image 36 a better image, it is preferable to correct the focus of the two
[0016]
Next, imaging of the
Furthermore, by performing a stereo viewing process (details will be described later) on the plurality of captured
[0017]
Here, the principle of the above-described stereo vision processing of the captured
FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of stereo vision processing, and shows a state where one camera 4 is photographing the
Stereo vision processing is based on the principle of triangulation. In this principle of triangulation, first, as shown in FIG. 5, processing for obtaining the photographing position and photographing direction of the camera 4 from three-dimensional orthogonal coordinates is performed. . That is, by this process, three angles of the three coordinates of the position of the camera 4 and the shooting direction of the camera 4 are obtained for one image, and the shooting positions of the two cameras and the collimation angles of the cameras are determined.
[0018]
Next,
In this way, the three-dimensional measurement of the shape of the
[0019]
According to the above-described camera-type three-dimensional measurement apparatus of the first embodiment of the present invention, a target can be easily created in a non-contact manner using infrared light without attaching a reflective target on the measurement object. Can do. For this reason, even if the material of the measurement object is glossy such as aluminum and it is difficult to identify the characteristic points with the reflective target, the measurement object can be easily measured by irradiating the measurement object.
In addition, since the camera-type three-dimensional measurement apparatus of the present embodiment uses a bandpass filter that transmits only light in the infrared wavelength range irradiated on the target, the influence of disturbance light during shooting is suppressed, and the light source The output can be suppressed. For this reason, it is possible to recognize the target more accurately even under normal light rays, and it is possible to reduce the restrictions on imaging conditions.
Furthermore, since the camera-type three-dimensional measuring apparatus of the present embodiment can suppress the output of the light source as described above, even if infrared laser light or the like is used as the light source, the output of the light source can be suppressed safely. Can be used.
In addition, since the camera-type three-dimensional measuring apparatus of the present embodiment uses a commercially available digital camera or digital video camera and a commercially available infrared light emitting diode, it is simple and low-cost.
[0020]
In the camera-type three-dimensional apparatus of this embodiment, an example using a bandpass filter has been described as an example. However, the present invention is not limited to a bandpass filter, and a sharp cut filter that attenuates light having a wavelength smaller than that of infrared rays. Other filters such as may be used. As a result, as in the case of the bandpass filter, normal light and infrared light image capturing can be performed while suppressing the influence of disturbance light by appropriately switching the filter during image capturing.
[0021]
In the present embodiment, an example using a CCD camera such as a digital camera or a digital video camera as a means for capturing a normal light image and an infrared light image is shown, but the present invention is not limited to these cameras. Stereo vision processing may be performed on an image obtained by photographing a measurement object using an infrared camera or a film-type photo camera.
When using an infrared camera, use an infrared filter that does not transmit infrared light instead of the bandpass filter described above, and when taking a normal light image, attach an infrared filter on the optical path of the camera, and When taking an image, the filter is switched so that the infrared filter is removed from the optical path of the camera.
Furthermore, in the present embodiment, it has been described that a single camera switches a filter while shooting at a plurality of different locations and obtains a stereoscopic image from these captured images. However, a single camera has a plurality of different locations. Instead of photographing from the above, a single camera may be installed and photographed for each of a plurality of different photographing locations, and a stereoscopic image may be obtained by performing stereo viewing processing on these photographed images.
[0022]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the camera type three-dimensional measuring apparatus according to the present invention.
Here, in FIG. 6, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG.
As shown in FIG. 6,
[0023]
Next, the operation (operation) of the second embodiment of the present invention will be described.
First, one of the normal
For example, first, the normal
After photographing with the normal light, an infrared
[0024]
Next, image processing is performed so that the captured
In this manner, normal light and infrared light are photographed at the same photographing positions of the normal
Further, similarly to the stereo vision processing in the first embodiment, a stereo image is created by stereo vision from the obtained
[0025]
In the second embodiment of the present invention, the positions of the two cameras are set to the same position and the same subject is photographed. However, as a modification of the present embodiment, the normal
In this case, the characteristics relating to the difference in camera position and the difference between the two images when a certain common reference point is photographed from different positions by the two cameras are examined in advance. When the normal light photographed
[0026]
According to the camera-type three-dimensional measurement apparatus of the second embodiment of the present invention described above, unlike the three-dimensional measurement apparatus of the first embodiment of the present invention, normal light imaging of a measurement object without switching the camera filter. Infrared light photography can be performed simultaneously with two cameras, so that work efficiency can be improved.
In the three-dimensional measuring apparatus of the present embodiment, an example in which one CCD camera for normal light and one CCD camera for infrared light are used is described as an example. However, the number of these cameras is limited. Alternatively, the measurement object may be photographed simultaneously by two or more units.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the camera-type three-dimensional measurement apparatus of the present invention, it is possible to irradiate the measurement target with the infrared target while suppressing the output of the light source and suppressing the influence of disturbance light. Three-dimensional shape measurement can be easily performed without mounting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a camera-type three-dimensional measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 shows an example of filter characteristics of a bandpass filter.
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing an infrared slit light source device in the camera-type three-dimensional measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an image obtained by photographing a measurement object.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the principle of stereo vision processing.
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the camera-type three-dimensional measuring apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
計測対象物上に所定の波長範囲の光線を照射して、計測対象物の表面上に離散した点列をなすターゲットを形成する光源と、
通常光が照射された上記計測対象物を撮影すると共に上記所定の波長範囲の波長を有する光線のみを透過させるフィルター要素を用いて上記ターゲットを多重露光撮影する撮影手段と、
この撮影手段を用いて上記計測対象物と上記光源から上記計測対象物上に照射された上記ターゲットとをそれぞれ少なくとも相異なる2箇所で撮影した複数の多重露光画像を、ステレオ画像法により画像処理して立体画像にする画像処理手段と、
この画像処理手段で得られた立体画像を計測する計測手段と、
を有することを特徴とするカメラ方式三次元計測装置。A camera-type three-dimensional measuring device that measures a measurement object in a non-contact manner,
A light source that irradiates a measurement object with a light beam in a predetermined wavelength range and forms a discrete point sequence on the surface of the measurement object ;
Imaging means for imaging the measurement object irradiated with normal light and performing multiple exposure imaging of the target using a filter element that transmits only light having a wavelength in the predetermined wavelength range;
Using this photographing means, a plurality of multiple exposure images obtained by photographing the measurement object and the target irradiated on the measurement object from the light source at at least two different positions are subjected to image processing by a stereo image method. Image processing means for converting the image into a stereoscopic image;
Measuring means for measuring a stereoscopic image obtained by the image processing means;
A camera-type three-dimensional measuring apparatus characterized by comprising:
光源から計測対象物上に所定の波長範囲の光線を照射して、計測対象物の表面上に離散した点列をなすターゲットを形成する工程と、
少なくとも相異なる2箇所において、通常光が照射された上記計測対象物を撮影すると共に上記所定の波長範囲の波長を有する光線のみを透過させるフィルター要素を用いて上記ターゲットを多重露光撮影する工程と、
撮影された複数の多重露光画像を、ステレオ画像法により画像処理して立体画像にする工程と、
この得られた立体画像を計測する工程と、
を有することを特徴とするカメラ方式三次元計測方法。A camera-based three-dimensional measurement method for measuring a measurement object in a non-contact manner,
Irradiating a measurement object with a light beam in a predetermined wavelength range from a light source to form a target that forms a discrete point sequence on the surface of the measurement object ;
Photographing the measurement object irradiated with normal light in at least two different locations and performing multiple exposure photographing of the target using a filter element that transmits only light having a wavelength in the predetermined wavelength range; and
A process of processing a plurality of photographed multiple exposure images by a stereo image method to form a stereoscopic image;
A step of measuring the obtained stereoscopic image;
A camera-type three-dimensional measurement method characterized by comprising:
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