JP6590489B2 - 情報処理装置および方法 - Google Patents
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Description
投影部から所定の破線周期で明部と暗部とを繰り返す破線状の計測パターン光が投影された計測対象物を撮像部により撮影して得られる撮影画像に基づいて、前記計測対象物の三次元座標を計測する情報処理装置であって、
前記投影部から輝点が投影された前記計測対象物を前記撮像部により撮影することにより、前記輝点の撮影画像を取得する取得手段と、
前記撮影画像を用いて、破線周期が異なる破線状の複数の計測パターン光に対応した複数の仮想画像を生成する生成手段と、
前記複数の仮想画像のおのおのに基づいて、前記複数の計測パターン光のそれぞれの三次元計測時に生じる誤差量であって、前記計測対象物の内部散乱光に起因して三次元座標の計測値がずれる系統誤差と、三次元座標の計測時に偶発的に生じる偶然誤差とを含む前記誤差量を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記誤差量に基づいて、三次元座標の計測に用いる前記計測パターン光の破線周期を決定する決定手段と、を備える。
第1実施形態では、半透明物体である計測対象物上の三次元座標を高精度に算出するためのパラメータ(計測パターン光)を決定する。すなわち、所定のパターン光である検査パターン光の投影像から三次元計測時の偶然誤差および系統誤差の予測値を算出することにより、最適な計測パターンが決定される。実際の三次元計測の際には、こうして決定された計測パターン光が計測対象物に投影される。これにより、偶然誤差および系統誤差の影響が最小化あるいは低減され、計測対象物が半透明物体であっても高精度な三次元座標を算出することができる。
第2実施形態では、空間符号化による空間分割パターンと破線による計測パターン投影とを組み合わせ、半透明物体である計測対象物104上の三次元座標を高速かつ高精度に算出する構成を説明する。三次元計測に先立ち、計測パターン決定モードにて投影部101から検査パターン光を計測対象物104上に投影し、撮像部102はその投影像を撮像する。誤差予測部202は検査パターン光の投影像から三次元計測時に生じる偶然誤差および系統誤差の予測値を算出し、これらの予測値と、同時投影する破線の数と、計測に必要な投影パターン数とをもとに適切な計測パターンを決定する。計測対象物104の三次元計測を行う際には、上記のようにして決定された計測パターン光がパターン生成部203により投影される。これにより、計測に必要な投影パターン数と偶然誤差および系統誤差の影響とが最小化あるいは低減され、高精度な三次元座標を高速に算出することができる。第2実施形態の構成および処理の流れは第1実施形態と同様である。但し、第2実施形態では、誤差予測部202において、空間符号化による空間分割パターンと破線による計測パターン投影とを組み合わせた場合の誤差量を予測し、投影パターン数、偶然誤差および系統誤差との影響を最小化または低減する。また、パターン生成部203および算出部204についても、空間分割パターンと計測パターンとを組み合わせるように変更される。以下、第2実施形態について説明する。
第3実施形態では、三次元座標算出モードにおいて複数の破線パターンを同時に投影し、半透明物体である計測対象物104上の三次元座標を高速かつ高精度に算出する。それに先立つ計測パターン決定モードにおいて、誤差予測部202は検査パターン光の投影像から三次元計測時の偶然誤差および系統誤差の予測値を算出する。そして、誤差予測部202は、これらの予測値と、同時投影する破線の数と、計測に必要な投影パターン数とをもとに最適な計測パターンを決定する。これにより、計測に必要な投影パターン数と偶然誤差および系統誤差の影響とが最小化または低減され、高精度な三次元座標を高速に算出することができる。第3実施形態の構成および処理の流れは第1実施形態と同様である。ただし、第3実施形態では、誤差予測部202において、破線による計測パターン光を複数同時に投影した場合の誤差量を予測し、投影パターン数、偶然誤差および系統誤差との影響を最小化または低減する。また、パターン生成部203および算出部204では、複数の破線パターンを投影し、三次元座標を算出する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (14)
- 投影部から所定の破線周期で明部と暗部とを繰り返す破線状の計測パターン光が投影された計測対象物を撮像部により撮影して得られる撮影画像に基づいて、前記計測対象物の三次元座標を計測する情報処理装置であって、
前記投影部から輝点が投影された前記計測対象物を前記撮像部により撮影することにより、前記輝点の撮影画像を取得する取得手段と、
前記撮影画像を用いて、破線周期が異なる破線状の複数の計測パターン光に対応した複数の仮想画像を生成する生成手段と、
前記複数の仮想画像のおのおのに基づいて、前記複数の計測パターン光のそれぞれの三次元計測時に生じる誤差量であって、前記計測対象物の内部散乱光に起因して三次元座標の計測値がずれる系統誤差と、三次元座標の計測時に偶発的に生じる偶然誤差とを含む前記誤差量を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記誤差量に基づいて、三次元座標の計測に用いる前記計測パターン光の破線周期を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記取得手段は、前記投影部の解像度における最小サイズの複数の輝点が、撮影画像において互いに重ならないように離間して配置されたパターンであることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記生成手段は、前記複数の輝点の画像のうちの、一つの輝点に対応した画像を用いて、前記複数の仮想画像を生成することを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記生成手段は、前記複数の輝点の間隔の前記投影部における画素の数と前記輝点の間隔の前記撮影画像における画素の数とに基づいて、前記一つの輝点に対応した画像を移動させ加算することにより、前記複数の計測パターン光に対応した前記複数の仮想画像を生成することを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。
- 前記予測手段は、それぞれの仮想画像について内部散乱光成分を除去して得られる直接反射光成分の画像を用いて前記誤差量を予測することを特徴とする請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記予測手段は、前記直接反射光成分の画像から得られる複数の特定位置に基づいて近似直線を取得し、前記近似直線に対する前記複数の特定位置のばらつきを求めることにより、前記偶然誤差の量を得ることを特徴とする請求項5に記載の情報処理装置。
- 前記複数の特定位置は、前記計測パターン光の仮想画像から得られる直接反射光成分の画像と、前記計測パターン光に隣接する計測パターン光の仮想画像から得られる直接反射光成分の画像との境界の位置を含むことを特徴とする請求項6に記載の情報処理装置。
- 前記複数の特定位置は、前記計測パターン光の仮想画像から得られる直接反射光成分の画像を横断する方向の輝度分布における輝度ピークの位置を含むことを特徴とする請求項6に記載の情報処理装置。
- 前記予測手段は、前記直接反射光成分の画像の複数の特定位置に基づいて得られた近似直線間の距離に基づいて前記系統誤差の量を算出することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記生成手段は、前記輝点の撮影画像を用いて、第1の方向に延びる破線周期nの破線が前記第1の方向に直交する第2の方向に破線間隔mで配置された計測パターン光に対応した仮想画像を生成し、前記破線周期nと前記破線間隔mを異ならせることにより複数の仮想画像を生成することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記生成手段は、前記破線間隔mで配置された破線が互いに異なる位相を有する計測パターン光に対応した仮想画像を生成することを特徴とする請求項10に記載の情報処理装置。
- 更に、前記投影部に、前記決定手段により決定された計測パターン光を前記計測対象物に投影させる投影制御手段と、
前記計測パターン光が投影された前記計測対象物を、前記撮像部に撮像させる撮影制御手段と、
前記撮影画像に基づいて、前記計測対象物の三次元座標を導出する導出手段を備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 投影部から所定の破線周期で明部と暗部とを繰り返す破線状の計測パターン光が投影された計測対象物を撮像部により撮影して得られる撮影画像に基づいて、前記計測対象物の三次元座標を計測する情報処理装置の制御方法であって、
取得手段が、前記投影部から輝点が投影された前記計測対象物を前記撮像部により撮影することにより、前記輝点の撮影画像を取得する取得工程と、
生成手段が、前記撮影画像を用いて、破線周期が異なる破線状の複数の計測パターン光に対応した複数の仮想画像を生成する生成工程と、
予測手段が、前記複数の仮想画像のおのおのに基づいて、前記複数の計測パターン光のそれぞれの三次元計測時に生じる誤差量であって、前記計測対象物の内部散乱項に起因して参事座標の計測値がずれる系統誤差と、三次元座標の計測時に偶発的に生じる風前後里を含む前記誤差量を予測する予測工程と、
決定手段が、前記予測工程で予測された前記誤差量に基づいて、三次元座標の計測に用いる前記計測パターン光の破線周期を決定する決定工程と、を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至12の何れか1項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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