JP5029618B2 - パターン投影法による3次元形状計測装置、方法およびプログラム - Google Patents
パターン投影法による3次元形状計測装置、方法およびプログラム Download PDFInfo
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Description
本発明は、日本国特許出願:特願2006−347777号(2006年12月25日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は3次元形状計測技術、すなわち、3次元形状計測のための装置、方法及びプログラムに関し、特に、パターン投影法による3次元形状計測装置、3次元形状計測方法、コンピュータに3次元形状計測を実行させる3次元形状計測プログラムおよびかかるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
1.カメラやプロジェクタの幾何モデル、および、事前に決定しておくパラメタの誤差(
位置、姿勢、レンズ歪等)
2.カメラによる画像撮影におけるノイズ
3.プロジェクタによるパターン投影における誤差(パターンの作成誤差、駆動系の誤差、ぼけ、レンズ歪等)
上記1の誤差は装置の形状や構成が変化しない限り常に再現される定常的誤差(系統誤差)である。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測装置であって、
前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相とを入力し、位相複比を計算して出力する位相複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離と前記位相複比とを入力し、前記位相複比と、前記参照点および前記対象点の間の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする。
前記パターンを観測したパターン計測手段の、計測座標系に対する位置、姿勢、焦点距離に係る幾何モデルパラメタと、前記対象点の奥行距離と、を入力し、前記対象点の3次元座標を計算する3次元座標計算手段を備えることが好ましい。
前記位相複比計算手段が、前記対象点を計測した視線上の4点以上の参照点の中から、前記対象点の位相に最も近い値の位相を有する3点を近傍点として選択して、該近傍点と前記対象点との間で前記位相複比を計算し、
前記奥行距離計算手段が、前記近傍点を前記参照点とすることが好ましい。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの距離を計測する距離計測装置であって、
表面に直線部分を含む物体の、前記直線部分に対して計測された位相である参照位相画像と、前記対象点を計測した視線上の3点の参照点の位相および奥行距離と、前記対象点の位相とを入力し、前記参照位相画像上で前記参照点および前記対象点の位相と一致する位相値を持つ点である画像投影点の位置を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離として出力する画像投影点探索手段と、
前記画像距離を入力し、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算して出力する画像距離複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離および前記画像距離複比を入力し、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点に対する奥行距離複比と、が等しいことを利用して前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする。
前記画像投影点探索手段が、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対する位相画像の中から、前記参照点および前記計測点の位相に等しい点を含む画像を前記参照位相画像とすることが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、表面に平面領域を含む物体の該平面領域に対する位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、複数の平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として決定し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測装置であって、
計測対象物体のうち、3次元形状が直線である領域に対して計測された位相画像を参照位相画像とし、前記参照位相画像上で、前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相のそれぞれと位相が一致する点である画像投影点を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離として出力する画像投影点探索手段と、
前記画像距離を入力し、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算して出力する画像距離複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離と前記画像距離複比とを入力し、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする。
前記画像投影点探索手段が、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対する位相を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む画像を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、計測対象物体のうち3次元形状が平面である領域の位相値である参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、計測対象物体のうち3次元形状が平面である複数の領域の位相値を参照位相画像とし、前記参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記対象点の位相の計測と同時に前記参照位相画像を計測することが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点に最も近い直線のいずれかを探索直線とすることが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点を観測する画像上の点と、前記パターン投影手段に対するエピ極点と、を通る直線に最も近い方向の直線のいずれかを探索直線とすることが好ましい。
前記画像投影点探索手段が、あらかじめ定めた一定の直線上の位相画像のみを前記参照位相画像とすることが好ましい。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測方法であって、
前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相とに基づいて、位相複比を計算する位相複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離と前記位相複比とに基づいて、前記位相複比と、前記参照点および前記対象点の間の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする。
前記パターンを観測したパターン計測手段の、計測座標系に対する位置、姿勢、焦点距離に係る幾何モデルパラメタと、前記対象点の奥行距離と、に基づいて、前記対象点の3次元座標を計算する3次元座標計算工程を含むことが好ましい。
前記位相複比計算工程において、前記対象点を計測した視線上の4点以上の参照点の中から、前記対象点の位相に最も近い値の位相を有する3点を近傍点として選択して、該近傍点と前記対象点との間で前記位相複比を計算し、
前記奥行距離計算工程において、前記近傍点を前記参照点とすることが好ましい。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの距離を計測する距離計測方法であって、
表面に直線部分を含む物体の、前記直線部分に対して計測された位相である参照位相画像と、前記対象点を計測した視線上の3点の参照点の位相および奥行距離と、前記対象点の位相とに基づいて、前記参照位相画像上で前記参照点および前記対象点の位相と一致する位相値を持つ点である画像投影点の位置を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離とする画像投影点探索工程と、
前記画像距離に基づいて、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算する画像距離複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離および前記画像距離複比に基づいて、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点に対する奥行距離複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする。
前記画像投影点探索工程において、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対応する複数の位相画像の中から、前記参照点および前記計測点の位相に等しい点を含む画像を前記参照位相画像とすることが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、表面に平面領域を含む物体の該平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、複数の平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として決定し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測方法であって、
計測対象物体のうち、3次元形状が直線である領域に対して計測された位相画像を参照位相画像とし、前記参照位相画像上で、前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相のそれぞれと位相が一致する点である画像投影点を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離とする画像投影点探索工程と、
前記画像距離に基づいて、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算する画像距離複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離と前記画像距離複比とに基づいて、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする。
前記画像投影点探索工程において、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対応する位相画像を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む画像を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、計測対象物体のうち3次元形状が平面である領域の位相値を参照位相画像とし、前記参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、計測対象物体のうち3次元形状が平面である複数の領域の位相値を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することが好ましい。
前記対象点の位相の計測と同時に前記参照位相画像を計測することが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点に最も近い直線のいずれかを探索直線とすることが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点を観測する画像上の点と、前記パターン投影手段に対するエピ極点と、を通る直線に最も近い方向の直線のいずれかを探索直線とすることが好ましい。
前記画像投影点探索工程において、あらかじめ定めた一定の直線上の位相画像のみを前記参照位相画像とすることが好ましい。
上記の距離計測方法における処理をコンピュータに実行させることが好ましい。
2 対象点
3 カメラ中心
4 プロジェクタ格子
5 カメラ視線
6 参照点群
7 カメラ画像
8 プロジェクタ格子上のエピポーラ線
9 カメラ画像上のエピポーラ線
10 参照平面
11 カメラ画像上の任意の直線α
12 参照線α”
1000 コンピュータ
1020 記憶手段
1040 位相複比計算手段
1041 画像距離複比計算手段
1050 奥行距離計算手段A
1051 奥行距離計算手段B
1060 3次元座標計算手段
1061 画像投影点探索手段
1062 平面・直線領域情報
1100 計測手段
1101 参照点計測手段
1102 対象点計測手段
1103 参照位相画像計測手段A
1104 参照位相画像計測手段B
1110 プロジェクタ
1120 カメラ
1130 カメラパラメタ
1200 計測対象物体
R({Pi *})=R({Pi}) (1)
ここで、R({Pi *})=P1 *P3 *・P2 *P4 */P2 *P3 *・P1 *P4 *、R({Pi})=P1P3・P2P4/P2P3・P1P4である。また、記号ABは、点Aと点Bとの距離を表す。
従って、点Piの奥行座標zをziとし、点Pi *のプロジェクタ格子4上の位置をsiとすると、次式が成り立つ。
R({si})=R({Pi *}) (2)
R({Pi})=R({zi}) (3)
ここで、R({si})=(s3−s1)(s4−s2)/(s3−s2)(s4−s1)である。
R({φi})=R({si}) (4)
ゆえに、式(1)ないし(4)より次式が導かれる。
R({φi})=R({zi}) (5)
従って、4点{Pi}のうち3点の位相φiと奥行座標ziを既知とすると、残る1点Ptの位相φtを計測することにより、奥行座標ztを式(5)によって求めることができる。
以下では、位相と奥行座標が既知の点を参照点群6と呼び、奥行座標を求めたい計測対象の点を対象点2と呼ぶ。例えば、図1は、4点{Pi}のうち、3点P1、P2、P4が参照点群6、P3が対象点2の場合を示す。
R({Pi ’})=R({zi}) (6)
従って、4点{Pi}のうち3点の参照点群6について位相φiと奥行座標ziが既知であれば、残る1点、すなわち、対象点の位相φtを計測するとともに、点{Pi ’}の位置を探索することによって、式(6)から計測点の奥行座標zを求めることができる。
R({Qi’})=R({zi}) (7)
従って、4点{Pi}のうち3点の参照点群6について位相φiと奥行座標ziが既知であれば、残る1点、すなわち、計測点2(Pt)の位相φtを計測し、点{Qi’}の位置を探索することにより、式(7)からPtの奥行座標ztを求めることができる。
するための図である。
R({φi o})=(φ3 o−φ1 o)(φ4 o−φ2 o)/(φ3 o−φ2 o)(φ4 o−φ1 o) (8)
参照点が4点以上得られている場合には、適当な3点を選択する。この場合における選択方法として、例えば、対象点Ptの位相φtに最も近い位相を持つ3点を参照点として選ぶなどの方法が考えられる。
このとき、次式が成り立つ。
R({zi o})=R({φi o}) (9)
ここで、R({zi o})=(z3 o−z1 o)(z4 o−z2 o)/(z3 o−z2 o)(z4 o−z1 o)である。すなわち、式(9)より、次式が成り立つ。
(z3 o−z1 o)(z4 o−z2 o)=R({φi o})(z3 o−z2 o)(z4 o−z1 o) (10)
この式をz3 o(=zt)について解くことにより、対象点の奥行距離ztが次式のように求められる。
z3 o=[(z4 o−z2 o)−R(z4 o−z1 o)]−1[z1 o(z4 o−z2 o)−Rz2 o(z4 o−z1 o)]
3次元形状計測装置を以上のように動作させることにより、プロジェクタの幾何モデルパラメタを用いずに、計測された対象点2の位相から対象点2の奥行距離を直接計算することが可能となる。従って、本実施例により、プロジェクタの幾何モデルのキャリブレーションが不要な3次元形状計測装置を提供することができる。
Rimg=(d3−d1)(d4−d2)/(d3−d2)(d4−d1) (11)
奥行距離計算手段B1051は、参照点群6({Pi})と対象点2の奥行距離の複比Rzが、前記画像距離複比Rimgに等しいことを利用し、対象点2(P)の奥行距離zを計算する。すなわち、zkを前記画像投影点Pk’に対応する参照点奥行距離(k=tの時は対象点の奥行距離)とすると、次式が成り立つ。
Rz=(z3−z1)(z4−z2)/(z3−z2)(z4−z1)=Rimg (12)
ここで、zt以外は既知の値である。この式をztについて解くことにより、対象点2の奥行距離を求める。
本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。
Claims (31)
- 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測装置であって、
前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相とを入力し、位相複比を計算して出力する位相複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離と前記位相複比とを入力し、前記位相複比と、前記参照点および前記対象点の間の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする距離計測装置。 - 前記パターンを観測したパターン計測手段の、計測座標系に対する位置、姿勢、焦点距離に係る幾何モデルパラメタと、前記対象点の奥行距離と、を入力し、前記対象点の3次元座標を計算する3次元座標計算手段を備えることを特徴とする、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記位相複比計算手段が、前記対象点を計測した視線上の4点以上の参照点の中から、前記対象点の位相に最も近い値の位相を有する3点を近傍点として選択して、該近傍点と前記対象点との間で前記位相複比を計算し、
前記奥行距離計算手段が、前記近傍点を前記参照点とすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の距離計測装置。 - 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測装置であって、
表面に直線部分を含む物体の、前記直線部分に対して計測された位相である参照位相画像と、前記対象点を計測した視線上の3点の参照点の位相および奥行距離と、前記対象点の位相とを入力し、前記参照位相画像上で前記参照点および前記対象点の位相と一致する位相値を持つ点である画像投影点の位置を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離として出力する画像投影点探索手段と、
前記画像距離を入力し、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算して出力する画像距離複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離および前記画像距離複比を入力し、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点に対する奥行距離複比と、が等しいことを利用して前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする距離計測装置。 - 前記画像投影点探索手段が、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対する位相画像の中から、前記参照点および前記計測点の位相に等しい点を含む画像を前記参照位相画像とすることを特徴とする、請求項4に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、表面に平面領域を含む物体の該平面領域に対する位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項4に記載の距離状計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、複数の平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として決定し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項4に記載の距離計測装置。
- 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相を入力し、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測装置であって、
計測対象物体のうち、3次元形状が直線である領域に対して計測された位相画像を参照位相画像とし、前記参照位相画像上で、前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相のそれぞれと位相が一致する点である画像投影点を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離として出力する画像投影点探索手段と、
前記画像距離を入力し、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算して出力する画像距離複比計算手段と、
前記参照点の奥行距離と前記画像距離複比とを入力し、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算手段と、を備えることを特徴とする距離計測装置。 - 前記画像投影点探索手段が、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対する位相画像を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む画像を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項8に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、計測対象物体のうち3次元形状が平面である領域の位相値を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項8に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、計測対象物体のうち3次元形状が平面である複数の領域の位相値を参照位相画像とし、前記参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項8に記載の距離計測装置。
- 前記対象点の位相の計測と同時に前記参照位相画像を計測することを特徴とする、請求項8乃至11のいずれか一に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点に最も近い直線のいずれかを探索直線とすることを特徴とする、請求項5乃至7又は請求項9乃至12のいずれか一に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点を観測する画像上の点と、前記パターン投影手段に対するエピ極点と、を通る直線に最も近い方向の直線のいずれかを探索直線とすることを特徴とする、請求項5乃至7又は請求項9乃至12のいずれか一に記載の距離計測装置。
- 前記画像投影点探索手段が、あらかじめ定めた一定の直線上の位相画像のみを前記参照位相画像とすることを特徴とする、請求項5乃至7又は請求項9乃至12のいずれか一に記載の距離計測装置。
- 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測方法であって、
前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相とに基づいて、位相複比を計算する位相複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離と前記位相複比とに基づいて、前記位相複比と、前記参照点および前記対象点の間の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする距離計測方法。 - 前記パターンを観測したパターン計測手段の、計測座標系に対する位置、姿勢、焦点距離に係る幾何モデルパラメタと、前記対象点の奥行距離と、に基づいて、前記対象点の3次元座標を計算する3次元座標計算工程を含むことを特徴とする、請求項16に記載の距離計測方法。
- 前記位相複比計算工程において、前記対象点を計測した視線上の4点以上の参照点の中から、前記対象点の位相に最も近い値の位相を有する3点を近傍点として選択して、該近傍点と前記対象点との間で前記位相複比を計算し、
前記奥行距離計算工程において、前記近傍点を前記参照点とすることを特徴とする、請求項16又は17に記載の距離計測方法。 - 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測方法であって、
表面に直線部分を含む物体の、前記直線部分に対して計測された位相である参照位相画像と、前記対象点を計測した視線上の3点の参照点の位相および奥行距離と、前記対象点の位相とに基づいて、前記参照位相画像上で前記参照点および前記対象点の位相と一致する位相値を持つ点である画像投影点の位置を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離とする画像投影点探索工程と、
前記画像距離に基づいて、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算する画像距離複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離および前記画像距離複比に基づいて、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点に対する奥行距離複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする距離計測方法。 - 前記画像投影点探索工程において、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対応する複数の位相画像の中から、前記参照点および前記計測点の位相に等しい点を含む画像を前記参照位相画像とすることを特徴とする、請求項19に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、表面に平面領域を含む物体の該平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項19に記載の距離状計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、複数の平面領域に対する位相画像の中から、前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として決定し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項19に記載の距離計測方法。
- 奥行距離を計測する対象点に、パターン投影手段からの投影方向に従って変化するパターンを投影して反射されたパターンを観測することによって計測された、前記パターン変化量を表す値である位相に基づいて、その対象点までの奥行距離を計測する距離計測方法であって、
計測対象物体のうち、3次元形状が直線である領域に対して計測された位相画像を参照位相画像とし、前記参照位相画像上で、前記対象点の位相と、前記対象点を計測した視線上にある3点の参照点の位相のそれぞれと位相が一致する点である画像投影点を探索し、該画像投影点間の距離を計算して画像距離とする画像投影点探索工程と、
前記画像距離に基づいて、前記画像投影点間の距離の複比を画像距離複比として計算する画像距離複比計算工程と、
前記参照点の奥行距離と前記画像距離複比とに基づいて、前記画像距離複比と、前記参照点および前記対象点の奥行距離の複比と、が等しいことを利用して、前記対象点の奥行距離を計算する奥行距離計算工程と、を含むことを特徴とする距離計測方法。 - 前記画像投影点探索工程において、表面に複数の直線部分を含む物体の該直線部分に対応する位相画像を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む画像を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項23に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、計測対象物体のうち3次元形状が平面である領域の位相値を参照位相画像とし、前記参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項23に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、計測対象物体のうち3次元形状が平面である複数の領域の位相値を参照位相画像とし、該参照位相画像の中から前記参照点および前記対象点の位相に等しい画素を含む直線領域を探索直線として抽出し、該探索直線上で前記画像投影点を探索することを特徴とする、請求項23に記載の距離計測方法。
- 前記対象点の位相の計測と同時に前記参照位相画像を計測することを特徴とする、請求項23乃至26のいずれか一に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点に最も近い直線のいずれかを探索直線とすることを特徴とする、請求項20乃至22又は請求項24乃至27のいずれか一に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、前記参照位相画像の中で、画像上において前記対象点を観測する画像上の点と、前記パターン投影手段に対するエピ極点と、を通る直線に最も近い方向の直線のいずれかを探索直線とすることを特徴とする、請求項20乃至22又は請求項24乃至27のいずれか一に記載の距離計測方法。
- 前記画像投影点探索工程において、あらかじめ定めた一定の直線上の位相画像のみを前記参照位相画像とすることを特徴とする、請求項20乃至22又は請求項24乃至28のいずれか一に記載の距離計測方法。
- 請求項16乃至30のいずれか一に記載の距離計測方法における処理をコンピュータに実行させることを特徴とする距離計測プログラム。
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