JP6587706B2 - 形状測定のためのシステム、方法および媒体 - Google Patents
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Description
この発明は、アメリカ国立科学財団(National Science Foundation)から受賞された契約書IIS−0964429による政府支援、及び、米国海軍研究署(Office of Naval Research)から受賞された契約書N00014−11−1−0285による政府支援を受けてなされたものであり、米国政府はこの発明に対して一部の権利を有する。
本出願は、2011年11月23日に出願された米国仮特許出願第61/563,470号の優先権の利益を主張するものであり、この特許出願の全内容は参考として本出願に援用されている。
複数の通信ネットワークに接続されることに適用できる任意の回路システムでよい。例え
ば、インターフェース(1つまたは複数)206はネットワークインターフェースカード
回路システム、無線通信回路システム等を含んでよい。
からの入力データを受信することに適用できる任意の適切な回路システムでよい。例えば
、入力コントローラ208は、入力データを受信するための回路システムでよく、前記入
力データはタッチスクリーン、コンピュータマウス、ポインティングデバイス、1つまた
は複数のボタン、キーパッド、キーボード、音声識別回路、マイクロフォン等からのもの
となる。
を制御・駆動することに適用できる任意の適切な回路システムでよい。例えば、出力コン
トローラ210は、データをディスプレイ、オーディオデバイス等に出力するための回路
システムでよい。
0をプロジェクター(例えば、プロジェクター104)と接続させることに適用できる任
意の適切なインターフェースでよい。幾つかの実施形態では、インターフェース212は
、任意の適切なプロトコルを用いてよい。
ラ(例えば、カメラ106)と接続させることに適用できる任意の適切なインターフェー
スでよい。幾つかの実施形態では、インターフェース214は、任意の適切なプロトコル
を用いてよい。
、212および214のうち2つまたは複数の間の通信に適用できる任意の機構でよい。
となる。
(a)このような深さエラーは位相エラーに比例していて、ΔΦ=|p−q|となり、ここで、所定のカメラ画素に対して、pは正確なプロジェクター縦列であり、qは算出したプロジェクター縦列である。
(b)F個の周波数を用いる場合に、唯一のF+2次元輝度ベクトル(即ち、各投影画像に1個ずつ)を用いて各プロジェクター縦列を符号化する。
よって、位相エラー発生の可能性を最小に低減させるために、周波数集合を選択し、すなわち、異なるプロジェクター縦列に対応するベクトル間の距離dpqを最大にする周波数集合を選択する。所定の周波数集合Ωにとって、輝度ベクトル間の平均加重距離は下記の式により算出される。
fは、集合Ωにおいて番号が1〜Fの周波数の識別子である。
pは、カメラ画素cを照射するプロジェクター画素である。
A(c)は、カメラ画素cが周波数fでの振幅であり、シーン双方向反射分布関数(BRDF)、表面シェーディング効果およびプロジェクター輝度減衰を含み、
で示されてもよい。
Rmicroは、記録した輝度のベクトルである。
Mmicroは、F+2サイズの正方行列であり、かつ
た場合、残留縦列数はpf=2となる。そして、曖昧性を解消した最終縦列の対応関係p
は、下記の式により取得することができる。
となる。
となる。
となる。
Claims (21)
- 形状測定のためのシステムであって、
プロジェクターと、カメラと、ハードウェアプロセッサーと、を備え、
前記プロジェクターは、
(1)第1の時間範囲の間、シーンに第1の複数の照明パターンを投影し、前記第1の複数の照明パターンの各々は所定周波数を有し、前記第1の複数の照明パターンは平均周波数と、周波数帯域幅とを有し、
(2)前記第1の時間範囲の後、第2の時間範囲の間、シーンに第2の複数の照明パターンを投影し、前記第2の複数の照明パターンの各々は、所定周波数を有し、異なる期間に前記シーンに投影され、3つの異なる照明パターンは第1の所定周波数で投影され、1つのみまたは2つの異なる照明パターンは第2の所定周波数で投影され、前記第2の複数の照明パターンは平均周波数と、周波数帯域幅とを有し、
前記カメラは、
(1)前記第1の時間範囲の間、前記シーンの第1の複数の検出画像を取得し、前記第1の複数の検出画像の各々は、前記第1の複数の照明パターンのうちの1つに対応し、
(2)前記第2の時間範囲の間、前記シーンの第2の複数の検出画像を取得し、前記第2の複数の検出画像の各々は、前記第2の複数の照明パターンのうちの1つに対応し、
前記ハードウェアプロセッサーは、
(1)前記第1の時間範囲の間、
前記プロジェクターが前記シーンに前記第1の複数の照明パターンを投影する前に、前記第1の複数の照明パターンの前記平均周波数及び前記周波数帯域幅を選択し、
前記プロジェクターに前記第1の複数の照明パターンを投影させ、
前記カメラに前記シーンの前記第1の複数の検出画像を取得させ、
前記第1の複数の検出画像において検出された前記第1の複数の照明パターンから反射光の振幅を測定し、
反射光の前記振幅の変化を決定し、
前記変化が閾値を超えないことを決定し、
前記第1の複数の照明パターンの前記平均周波数及び前記周波数帯域幅に基づいて前記第2の複数の照明パターンの周波数の組を選択し、
(2)前記第2の時間範囲の間、
前記プロジェクターに前記第2の複数の照明パターンを投影させ、
前記カメラに前記第2の複数の検出画像を取得させ、
前記カメラによって取得された前記第2の複数の検出画像を受信し、
前記第2の複数の検出画像に基づいて前記シーンにおける物体の形状を測定する、
システム。 - 前記閾値は10%である、請求項1に記載のシステム。
- 前記閾値は1%である、請求項1に記載のシステム。
- 前記閾値は5%である、請求項1に記載のシステム。
- 前記ハードウェアプロセッサーは更に、Gushov−Solodkin(G−S)算法により位相アンラッピングを実行する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は96画素より小さい、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は32画素より小さい、請求項1に記載のシステム。
- 形状測定のための方法であって、
(1)第1の時間範囲の間、
第1の複数の照明パターンの平均周波数及び周波数帯域幅を選択するステップであって、前記第1の複数の照明パターンの各々は所定周波数を有するステップと、
プロジェクターに前記第1の複数の照明パターンをシーンに投影させるステップと、
カメラに前記シーンの第1の複数の検出画像を取得させるステップであって、前記第1の複数の検出画像の各々は、前記第1の複数の照明パターンのうちの1つに対応するステップと、
前記第1の複数の検出画像において検出された前記第1の複数の照明パターンから反射光の振幅を測定するステップと、
反射光の前記振幅の変化を決定するステップと、
前記変化が閾値を超えないことを決定するステップと、
前記第1の複数の照明パターンの前記平均周波数及び前記周波数帯域幅に基づいて第2の複数の照明パターンの周波数の組を選択するステップであって、前記第2の複数の照明パターンの各々は所定周波数を有するステップと、
(2)第2の時間範囲の間、
前記プロジェクターに前記第2の複数の照明パターンを投影させるステップであって、前記第2の複数の照明パターンの各々は、異なる期間に前記シーンに投影され、3つの異なる照明パターンは第1の所定周波数で投影され、1つのみまたは2つの異なる照明パターンは第2の所定周波数で投影されるステップと、
前記カメラに前記シーンの第2の複数の検出画像を取得させるステップであって、前記第2の複数の検出画像の各々は、前記第2の複数の照明パターンのうちの1つに対応するステップと、
前記カメラによって取得された前記第2の複数の検出画像を、ハードウェアプロセッサーを使用して受信するステップと、
前記第2の複数の検出画像に基づいて前記シーンにおける物体の形状を、前記ハードウェアプロセッサーを使用して測定するステップと、
を含む、方法。 - 前記閾値は10%である、請求項8に記載の方法。
- 前記閾値は1%である、請求項8に記載の方法。
- 前記閾値は5%である、請求項8に記載の方法。
- Gushov−Solodkin(G−S)算法により位相アンラッピングを実行するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は96画素より小さい、請求項8に記載の方法。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は32画素より小さい、請求項8に記載の方法。
- コンピュータ実行可能な命令を有する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、プロセッサーにより実行される時に、前記命令により、前記プロセッサーは形状を測定する方法を実行し、前記方法は、
(1)第1の時間範囲の間、
第1の複数の照明パターンの平均周波数及び周波数帯域幅を選択するステップであって、前記第1の複数の照明パターンの各々は所定周波数を有するステップと、
プロジェクターに前記第1の複数の照明パターンをシーンに投影させるステップと、
カメラに前記シーンの第1の複数の検出画像を取得させるステップであって、前記第1の複数の検出画像の各々は、前記第1の複数の照明パターンのうちの1つに対応するステップと、
前記第1の複数の検出画像において検出された前記第1の複数の照明パターンから反射光の振幅を測定するステップと、
反射光の前記振幅の変化を決定するステップと、
前記変化が閾値を超えないことを決定するステップと、
前記第1の複数の照明パターンの前記平均周波数及び前記周波数帯域幅に基づいて第2の複数の照明パターンの周波数の組を選択するステップであって、前記第2の複数の照明パターンの各々は所定周波数を有するステップと、
(2)第2の時間範囲の間、
前記プロジェクターに前記第2の複数の照明パターンを投影させるステップであって、前記第2の複数の照明パターンの各々は、異なる期間に前記シーンに投影され、3つの異なる照明パターンは第1の所定周波数で投影され、1つのみまたは2つの異なる照明パターンは第2の所定周波数で投影されるステップと、
前記カメラに前記シーンの第2の複数の検出画像を取得させるステップであって、前記第2の複数の検出画像の各々は、前記第2の複数の照明パターンのうちの1つに対応するステップと、
前記カメラによって取得された前記第2の複数の検出画像を受信するステップと、
前記第2の複数の検出画像に基づいて前記シーンにおける物体の形状を測定するステップと、
を含む、
非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記閾値は10%である、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記閾値は1%である、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記閾値は5%である、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記方法は、Gushov−Solodkin(G−S)算法により位相アンラッピングを実行するステップをさらに含む、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は96画素より小さい、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記第2の複数の照明パターンの各所定周波数は32画素より小さい、請求項15に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
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