JP7074617B2 - Shooting timing control device, imaging system and imaging method - Google Patents

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Description

本発明は、周期的に変動する環境光の下で行う撮像、特にそのような撮像における撮影タイミングの制御に関する。 The present invention relates to imaging performed under cyclically fluctuating ambient light, particularly control of imaging timing in such imaging.

各種製品の検査やロボットの視覚センサなどの用途に高速な撮像装置が用いられる。そのような撮像装置では露光時間が短く、例えば1ms程度であるため、ある種の室内照明下など、撮像を実施する空間の環境光が周期的に変動する場合には、撮影するタイミングによって得られる画像の明るさにばらつきが生じる。 High-speed imaging devices are used for inspection of various products and visual sensors for robots. In such an image pickup device, the exposure time is short, for example, about 1 ms. Therefore, when the ambient light in the space where the image pickup is performed fluctuates periodically, such as under certain indoor lighting, it can be obtained by the timing of photographing. The brightness of the image varies.

この問題に対して、特許文献1には、照明の明滅周期より短い蓄光時間で高速撮影を行う高速度カメラのフリッカーを抑圧することを目的として、撮影のフィールド周波数と光源フリッカー周波数の関係から画像の信号レベルが変動する周期当たりの撮影回数Mを求め、Mフィールド分の信号レベルと平均値との差を記憶しておき、撮影毎にMフィールド前の情報を用いて信号レベルを補正するフリッカー抑圧装置が記載されている。 To solve this problem, Patent Document 1 describes an image from the relationship between the field frequency of photography and the flicker frequency of a light source for the purpose of suppressing the flicker of a high-speed camera that performs high-speed photography with a phosphorescent time shorter than the blinking cycle of illumination. A flicker that obtains the number of shots M per period in which the signal level fluctuates, stores the difference between the signal level for the M field and the average value, and corrects the signal level using the information before the M field for each shot. Suppressors are described.

特開2013-187603号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-187603

しかし、特許文献1に記載された方法は一定のフィールド周波数で連続撮影を行うことを前提としており、必要に応じて都度撮影を行う場合や、一定でない間隔で連続して撮影を行う場合には用いることができない。また、撮影画像からフリッカーの周期を検出しているため、撮像時間よりも周期の短いフリッカーを検出することができない。 However, the method described in Patent Document 1 is premised on continuous shooting at a constant field frequency, and when shooting is performed each time as necessary or when continuous shooting is performed at non-constant intervals. Cannot be used. Further, since the flicker cycle is detected from the captured image, it is not possible to detect the flicker whose cycle is shorter than the imaging time.

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、周期的に変動する環境光の下で撮像を行っても、画像間の明暗のばらつきを抑制できる撮影タイミング制御装置、撮像システムおよび撮像方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and is an imaging timing control device, an imaging system, and an imaging method that can suppress variations in brightness between images even when imaging is performed under cyclically fluctuating ambient light. The purpose is to provide.

本発明の撮影タイミング制御装置は、周期的に変動する環境光の下で撮影を行う撮像装置とともに用いられる撮影タイミング制御装置であって、前記環境光の光量を測定する光量センサと、前記光量センサによる測定値に基づいて前記環境光の強度の周期的変動を解析し、前記周期的変動における露光開始位相を決定し、前記露光開始位相に合わせて露光を開始するための露光開始指示を前記撮像装置に送信する解析部とを有する。 The shooting timing control device of the present invention is a shooting timing control device used together with an image pickup device that shoots under ambient light that fluctuates periodically, and is a light amount sensor that measures the amount of ambient light and the light amount sensor. Analysis of the periodic fluctuation of the intensity of the ambient light based on the measured value according to the above, the exposure start phase in the periodic fluctuation is determined, and the exposure start instruction for starting the exposure in accordance with the exposure start phase is captured. It has an analysis unit that transmits to the device.

ここで、露光開始指示とは、撮像装置に対して露光を開始すべきタイミングを指示するものであって、指示を受けた撮像装置が即座に露光を開始すべきものと、撮像装置が指示を受けた後に指示された時刻を待って露光を開始すべきものの両方を含む概念である。この構成により、環境光の強度が周期的に変動しても、撮像装置が撮像する画像間の明暗のばらつきを抑えることができる。 Here, the exposure start instruction indicates the timing at which the exposure should be started to the image pickup device, and the image pickup device receives the instruction that the image pickup device that has received the instruction should immediately start the exposure. It is a concept that includes both those that should wait for the specified time and then start the exposure. With this configuration, even if the intensity of the ambient light fluctuates periodically, it is possible to suppress the variation in brightness between the images captured by the image pickup apparatus.

好ましくは、上記撮影タイミング制御装置は、前記撮像装置とは別個の装置として構成され、該撮像装置に接続して用いられる。これにより、撮影タイミング制御装置を生産工程の自動化を図るための市販のFAカメラ等に接続して使用することができ、撮影タイミング制御装置の汎用性が高まる。 Preferably, the photographing timing control device is configured as a device separate from the image pickup device, and is used in connection with the image pickup device. As a result, the shooting timing control device can be used by connecting to a commercially available FA camera or the like for automating the production process, and the versatility of the shooting timing control device is enhanced.

本発明の撮像システムは、上記撮影タイミング制御装置と、前記露光開始指示に従って露光を開始する前記撮像装置とを有する。 The image pickup system of the present invention includes the shooting timing control device and the image pickup device that starts exposure according to the exposure start instruction.

好ましくは、前記撮像装置が前記撮像装置に露光終了を指示する。 Preferably, the image pickup device instructs the image pickup device to end the exposure.

好ましくは、上記撮像システムは、前記撮像装置によって撮像された画像を用いて画像処理を行う画像処理部を有する。この場合において、より好ましくは、前記撮像装置が撮像対象物の前記画像処理部を内蔵する三次元計測装置である。 Preferably, the image pickup system has an image processing unit that performs image processing using the image captured by the image pickup device. In this case, more preferably, the image pickup device is a three-dimensional measurement device having a built-in image processing unit of the image pickup target.

あるいは好ましくは、前記撮像装置は、撮像された画像を画像処理装置に転送する撮像装置である。 Alternatively, the image pickup device is preferably an image pickup device that transfers the captured image to an image processing device.

好ましくは、前記撮像装置は、複数の撮像部を有するステレオカメラである。これにより、撮像装置が画像処理部を有するときは撮像装置をステレオ方式の三次元計測装置とすることができるし、撮像装置が画像処理部を有しないときは、ステレオカメラである撮像装置から他の画像処理装置に画像を転送することで、ステレオ法による三次元計測が可能となる。 Preferably, the image pickup device is a stereo camera having a plurality of image pickup units. As a result, when the image pickup device has an image processing unit, the image pickup device can be a stereoscopic three-dimensional measurement device, and when the image pickup device does not have an image processing unit, the image pickup device which is a stereo camera can be used. By transferring the image to the image processing device of the above, three-dimensional measurement by the stereo method becomes possible.

あるいは好ましくは、前記撮像装置は、対象物にパターンを投影するパターン投影部と、前記パターンの投影がなされた前記対象物を撮像する1以上の撮像部と、前記パターン投影部および前記撮像部を制御する制御部とを有していてもよい。これにより、撮像装置が画像処理部を有するときは撮像装置をパターン投影方式の三次元計測装置とすることができるし、撮像装置が画像処理部を有しないときは、撮像装置から他の画像処理装置に画像を転送することでパターン投影法による三次元計測が可能となる。 Alternatively, preferably, the image pickup apparatus includes a pattern projection unit that projects a pattern onto an object, one or more image pickup units that image the object on which the pattern is projected, and the pattern projection unit and the image pickup unit. It may have a control unit to control. As a result, when the image pickup device has an image processing unit, the image pickup device can be used as a pattern projection type three-dimensional measurement device, and when the image pickup device does not have an image processing unit, another image processing from the image pickup device can be performed. By transferring the image to the device, three-dimensional measurement by the pattern projection method becomes possible.

本発明の撮像方法は、環境光の強度の周期的変動を解析する環境光解析工程と、解析した前記環境光の強度の前記周期的変動における露光開始位相を決定する工程と、前記環境光が前記露光開始位相になる時に露光を開始する撮像工程とを有する。 The imaging method of the present invention includes an ambient light analysis step for analyzing periodic fluctuations in the intensity of ambient light, a step for determining an exposure start phase in the periodic fluctuations in the intensity of the analyzed ambient light, and the ambient light. It has an imaging step of starting exposure when the exposure start phase is reached.

本発明の撮影タイミング制御装置、撮像システムまたは撮像方法によれば、環境光が周期的変動の所定の位相になる時に露光を開始するので、周期的に変動する環境光の下で撮像を行っても、異なる時刻に撮像した画像間の明暗のばらつきが抑制される。 According to the imaging timing control device, the imaging system, or the imaging method of the present invention, the exposure is started when the ambient light reaches a predetermined phase of the periodic fluctuation, so that the imaging is performed under the cyclically varying ambient light. However, the variation in brightness between images taken at different times is suppressed.

第1実施形態の撮像システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pickup system of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像システムの動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of operation of the image pickup system of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像システムによる環境光の周期的変動の解析と露光を開始する位相の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the analysis of the periodic fluctuation of the ambient light by the image pickup system of 1st Embodiment, and the setting of the phase which starts the exposure. 第1実施形態の撮像システムによる環境光の強度の変化の監視と露光のタイミングを決定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of monitoring the change of the intensity of ambient light by the image pickup system of 1st Embodiment, and determining the timing of exposure. 第2実施形態の撮像システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pickup system of 2nd Embodiment. 第3実施形態の撮像システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pickup system of 3rd Embodiment. 第3実施形態の撮像システムの動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of operation of the image pickup system of 3rd Embodiment. 環境光の強度の周期的変動と撮影のタイミングの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the periodic fluctuation of the intensity of ambient light, and the timing of photography. 環境光の強度の周期的変動と撮影のタイミングの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the periodic fluctuation of the intensity of ambient light, and the timing of photography.

本発明の実施形態の説明に先立って、環境光の周期的変動によって画像間に明暗のばらつきが生じる理由を説明する。 Prior to the description of the embodiment of the present invention, the reason why the light and darkness varies between images due to the periodic fluctuation of the ambient light will be described.

図8および図9は環境光の強度の周期的変動(以下、単に「環境光の周期的変動」という)を示したものであり、縦軸が環境光の強度I、横軸が時間tの経過または位相θの変化を示している。なお、図8および図9では環境光の周期的変動を正弦曲線で表したが、実際の環境光ではこれとは異なり、周期的変動の原因となる光源の種類によって様々な波形をとる。例えば、インバーター式でない蛍光灯では、強度が電圧の二乗に比例して、商用電源に由来する100Hzや120Hzの周波数で変動する。また、LEDのパルス点灯方式では、製造者によって異なる数百Hz~数十kHzの周波数でLEDが点滅し、点灯する時間の長さ(パルスの幅)によって光量が増減される。 FIGS. 8 and 9 show periodic fluctuations in the intensity of ambient light (hereinafter, simply referred to as “periodic fluctuations in ambient light”). It shows the progress of or the change of the phase θ. In FIGS. 8 and 9, the periodic fluctuation of the ambient light is represented by a sine curve, but unlike this, the actual ambient light takes various waveforms depending on the type of the light source that causes the periodic fluctuation. For example, in a non-inverter fluorescent lamp, the intensity varies in proportion to the square of the voltage at a frequency of 100 Hz or 120 Hz derived from a commercial power source. Further, in the LED pulse lighting method, the LED blinks at a frequency of several hundred Hz to several tens of kHz, which differs depending on the manufacturer, and the amount of light is increased or decreased depending on the length of lighting time (pulse width).

図8において、環境光の強度Iは時間tの経過とともに周期Tで変動する。このとき環境光の位相θは一周期Tの間に0から2πまで動く。露光時間τで撮影したときに画像に記録される環境光の光量Lは図中に斜線を施した部分の面積に相当する。露光時間τが環境光の周期Tより短い場合、露光時間τが同じでも、露光を開始するタイミングによって得られる画像の明るさに差が生じる。例えば図8では、時刻tからtまで露光した場合と時刻tからtまで露光した場合とでは、得られる画像の明るさに差が生じる。露光時間τと周期Tの比τ/Tが小さいほど、異なる時刻に撮像された画像間の明暗のばらつきが大きくなる。画像間の明るさのばらつきを抑えるには、露光時間τ内の環境光の積算光量Lを一定にする必要がある。 In FIG. 8, the intensity IA of the ambient light fluctuates in the period TA with the passage of time t. At this time, the phase θ of the ambient light moves from 0 to 2π during one cycle TA . The amount of ambient light LA recorded in the image when the image is taken with the exposure time τ E corresponds to the area of the shaded area in the figure. When the exposure time τ E is shorter than the period TA of the ambient light, even if the exposure time τ E is the same, the brightness of the obtained image differs depending on the timing at which the exposure is started. For example, in FIG. 8, there is a difference in the brightness of the obtained image between the case of exposure from time ta to t b and the case of exposure from time t c to t d . The smaller the ratio τ E / TA of the exposure time τ E and the period TA , the greater the variation in brightness between images captured at different times. In order to suppress the variation in brightness between images, it is necessary to keep the integrated light amount LA of the ambient light within the exposure time τ E constant.

図9を参照して、同じ現象は露光時間τが環境光の周期Tより長い場合にも起こり得る。環境光の周期的変動の影響の程度は環境光の波形に大きく依存するが、露光時間τが環境光の周期Tの10倍以下である場合は複数の画像間で明暗のばらつきが無視できないことがある。例えば露光時間τが1msなら、環境光の変動周期Tが100μs以上(周波数10kHz以下)である場合は複数の画像間で明暗のばらつきが無視できないことがある。 With reference to FIG. 9, the same phenomenon can occur when the exposure time τ E is longer than the ambient light period TA . The degree of influence of the periodic fluctuation of the ambient light largely depends on the waveform of the ambient light, but when the exposure time τ E is 10 times or less of the cycle TA of the ambient light, the variation of light and dark is ignored among multiple images. There are things I can't do. For example, if the exposure time τ E is 1 ms and the fluctuation period TA of the ambient light is 100 μs or more (frequency 10 kHz or less), the variation in brightness between a plurality of images may not be negligible.

本発明の撮像システムの第1実施形態を図1~図4に基づいて説明する。 A first embodiment of the imaging system of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1を参照して、本実施形態の撮像システム10は対象物Oを撮像する。撮像システム10は撮像装置11と撮影タイミング制御装置16を備える。撮像装置11は単一の撮像部12と、制御部14と画像処理部15を有する。撮影タイミング制御装置16は光量センサ17と解析部18を有する。 With reference to FIG. 1, the imaging system 10 of the present embodiment captures an object O. The image pickup system 10 includes an image pickup device 11 and a shooting timing control device 16. The image pickup apparatus 11 has a single image pickup unit 12, a control unit 14, and an image processing unit 15. The photographing timing control device 16 has a light amount sensor 17 and an analysis unit 18.

撮像装置11の撮像部12はレンズで光を撮像素子に集光して撮像する。撮像素子としてはCCDやCMOSセンサなどを用いることができる。撮像素子はグローバルシャッター方式のものが好ましい。 The image pickup unit 12 of the image pickup apparatus 11 collects light on the image pickup element with a lens and takes an image. As the image pickup element, a CCD, a CMOS sensor, or the like can be used. The image sensor is preferably a global shutter type.

制御部14は撮像部12と画像処理部15を含む撮像装置11全体を制御する。具体的には、制御部14は撮像部12に露光の開始、露光の終了、撮像素子からの画像の転送などを指示する。なお、本明細書中で「露光開始」、「撮影開始」、「撮像開始」および「シャッター開」は同じ意味で用いられ、「露光終了」、「撮影終了」および「シャッター閉」は同じ意味で用いられる。制御部14は撮影終了後、撮像部12から画像処理部15に画像を転送する。 The control unit 14 controls the entire image pickup device 11 including the image pickup unit 12 and the image processing unit 15. Specifically, the control unit 14 instructs the image pickup unit 12 to start exposure, end exposure, transfer an image from the image pickup element, and the like. In the present specification, "exposure start", "shooting start", "imaging start" and "shutter open" are used interchangeably, and "exposure end", "shooting end" and "shutter closed" have the same meaning. Used in. After the shooting is completed, the control unit 14 transfers the image from the image pickup unit 12 to the image processing unit 15.

画像処理部15は、撮像された画像を処理する。画像処理の内容としては、複数の画像の比較、差分、合成などが挙げられる。撮像装置11が三次元計測装置である場合、画像処理部15は、撮像対象物Oの三次元座標を算出するための画像処理を行う。三次元座標を算出するための画像処理方法は、後述する。なお、図1に示した本実施形態の撮像システム10では撮像装置11が画像処理部15を内蔵しているが、撮像システムの構成はこれには限られず、撮像装置11が画像処理部15を有さず、撮像システム10の外部に設けたパソコン等を画像処理装置として画像を処理してもよい。その場合、制御部14は撮像部12から外部の画像処理装置に画像を転送する。 The image processing unit 15 processes the captured image. The contents of image processing include comparison, difference, and composition of a plurality of images. When the image pickup device 11 is a three-dimensional measurement device, the image processing unit 15 performs image processing for calculating the three-dimensional coordinates of the image pickup target O. The image processing method for calculating the three-dimensional coordinates will be described later. In the image pickup system 10 of the present embodiment shown in FIG. 1, the image pickup device 11 has a built-in image processing unit 15, but the configuration of the image pickup system is not limited to this, and the image pickup device 11 includes the image processing unit 15. Instead, the image may be processed by using a personal computer or the like provided outside the image pickup system 10 as an image processing device. In that case, the control unit 14 transfers the image from the image pickup unit 12 to an external image processing device.

撮影タイミング制御装置16の光量センサ17は環境光の光量を測定する。光量センサは、必ずしも対象物Oに向かって測定しなくてもよく、環境光の変動が観測しやすい向きに配置すればよい。また、光量センサの前面に拡散板を設けてもよく、これにより対象物Oの形状や位置の変化の影響を抑えながら環境光の光量が測定できる。 The light amount sensor 17 of the shooting timing control device 16 measures the amount of ambient light. The light amount sensor does not necessarily have to measure toward the object O, and may be arranged in a direction in which fluctuations in ambient light can be easily observed. Further, a diffuser plate may be provided on the front surface of the light amount sensor, whereby the amount of ambient light can be measured while suppressing the influence of changes in the shape and position of the object O.

解析部18は光量センサの測定値の経時変化に基づいて環境光の周期的変動を解析する。具体的には、解析部は環境光の周期的変動の周期と波形を算出する。また、解析部は、露光開始のタイミングを計るために、光量センサの測定値に基づいて環境光の強度の変化の監視(以下、単に「環境光の監視」という)を行い、算出した周期的変動の波形との比較によって環境光の位相を特定する。解析部はさらに、撮像装置11の制御部14と接続されて各種の通信を行う。 The analysis unit 18 analyzes the periodic fluctuation of the ambient light based on the time-dependent change of the measured value of the light amount sensor. Specifically, the analysis unit calculates the period and waveform of the periodic fluctuation of the ambient light. Further, in order to measure the timing of the start of exposure, the analysis unit monitors the change in the intensity of the ambient light based on the measured value of the light amount sensor (hereinafter, simply referred to as "surveillance of the ambient light"), and calculates the periodicity. The phase of the ambient light is specified by comparison with the fluctuation waveform. The analysis unit is further connected to the control unit 14 of the image pickup apparatus 11 to perform various communications.

なお、撮影タイミング制御装置16の解析部18と撮像装置11の制御部14は物理的に1台の計算機等で構成されていてもよい。一方、環境光の監視のための光量センサ17は撮像装置11の撮像部12とは別に設けられる。撮像部12の撮像素子を用いて環境光の光量を測定することも可能であるが、光量センサを別に設けることにより、環境光の位相を特定するための監視から撮像への切り替えの手順が単純になるからである。また、光量センサを別に設けることにより、環境光の周期的変動を観測しやすい向きに光量センサを配置でき、対象物Oからの反射光の影響を除いた環境光の周期的変動のみを観測することができるからである。 The analysis unit 18 of the shooting timing control device 16 and the control unit 14 of the image pickup device 11 may be physically composed of one computer or the like. On the other hand, the light amount sensor 17 for monitoring the ambient light is provided separately from the image pickup unit 12 of the image pickup device 11. It is possible to measure the amount of ambient light using the image sensor of the image pickup unit 12, but by providing a separate light amount sensor, the procedure for switching from monitoring to imaging to specify the phase of the ambient light is simple. Because it becomes. Further, by providing a separate light amount sensor, the light amount sensor can be arranged in a direction in which it is easy to observe the periodic fluctuation of the ambient light, and only the periodic fluctuation of the ambient light excluding the influence of the reflected light from the object O is observed. Because it can be done.

好ましくは、撮影タイミング制御装置16と撮像装置11は物理的に別個の装置として構成される。これにより、工場等における生産工程の自動化を図るための市販のFAカメラ等を撮像装置として、これに撮影タイミング制御装置16を接続することにより本実施形態の撮像システムを実現できるので、撮影タイミング制御装置の汎用性が高まる。 Preferably, the imaging timing control device 16 and the imaging device 11 are configured as physically separate devices. As a result, the imaging system of the present embodiment can be realized by using a commercially available FA camera or the like for automating the production process in a factory or the like as an imaging device and connecting the imaging timing control device 16 to the imaging device, so that imaging timing control can be achieved. Increases the versatility of the device.

次に、本実施形態の撮像システム10の動作を説明する。 Next, the operation of the image pickup system 10 of the present embodiment will be described.

図2を参照して、撮像システム10による撮像において、撮影タイミング制御装置16は、環境光の解析(S1)、露光開始位相の設定(S2)を行う。撮像を行うときには、撮影タイミング制御装置は環境光を監視し(S3)、撮像装置11に露光開始指示を送信する(S4)。一方、撮像装置11は、撮影タイミング制御装置から露光開始指示を受信すると撮像を行う(S5)。図2において、撮影タイミング制御装置16と撮像装置11の間の通信は解析部18と制御部14の間で行われる。以下に各ステップの詳細を説明する。 With reference to FIG. 2, in the imaging by the imaging system 10, the photographing timing control device 16 analyzes the ambient light (S1) and sets the exposure start phase (S2). At the time of imaging, the imaging timing control device monitors the ambient light (S3) and transmits an exposure start instruction to the imaging device 11 (S4). On the other hand, when the image pickup device 11 receives an exposure start instruction from the shooting timing control device, the image pickup device 11 performs image pickup (S5). In FIG. 2, communication between the photographing timing control device 16 and the image pickup device 11 is performed between the analysis unit 18 and the control unit 14. The details of each step will be described below.

まず、撮影タイミング制御装置16は環境光の周期的変動を解析する(S1)。光量センサ17が微小時間Δτ毎に環境光の光量ΔLを繰り返し測定する(図3A)。ここで環境光の強度IはI=ΔL/Δτで求められる。Δτを十分に短くすれば、環境光の強度Iを実質的にリアルタイムで観測できる。例えば、環境光の変動周期の10分の1~100分の1の間隔でサンプリングすれば実質的にリアルタイムで観測できる。解析部18は、光量センサによる測定値の経時変化に基づいて、環境光の周期的変動の周期Tと波形を算出する(図3B)。ここで求める波形は、環境光の強度の絶対値の波形である必要はなく、環境光の強度の相対的な変化が分かる波形であればよい。 First, the photographing timing control device 16 analyzes the periodic fluctuation of the ambient light (S1). The light amount sensor 17 repeatedly measures the light amount ΔLA of the ambient light every minute time Δτ (FIG. 3A). Here, the intensity IA of the ambient light is obtained by IA = ΔLA / Δτ. If Δτ is made sufficiently short, the intensity IA of the ambient light can be observed in substantially real time. For example, if sampling is performed at intervals of 1/10 to 1/100 of the fluctuation period of ambient light, observation can be performed in substantially real time. The analysis unit 18 calculates the period TA and the waveform of the periodic fluctuation of the ambient light based on the time-dependent change of the value measured by the light amount sensor (FIG. 3B). The waveform obtained here does not have to be a waveform of an absolute value of the intensity of the ambient light, and may be a waveform that shows a relative change in the intensity of the ambient light.

得られた波形に基づいて、解析部18は、露光を開始する位相θを露光開始位相として設定する(S2)。解析部は、例えば波形の特徴的な部分に着目して露光開始位相θを決定できる。図3Cでは、環境光の強度Iが増加から減少に転じる極大点の位相を露光開始位相θとして設定している。あるいは解析部は、波形の特徴的な部分から一定の時間が経過した点の位相を露光開始位相θとしてもよい。 Based on the obtained waveform, the analysis unit 18 sets the phase θ * to start the exposure as the exposure start phase (S2). The analysis unit can determine the exposure start phase θ * by focusing on, for example, a characteristic portion of the waveform. In FIG. 3C, the phase of the maximum point at which the intensity IA of the ambient light changes from increasing to decreasing is set as the exposure start phase θ * . Alternatively, the analysis unit may use the phase at the point where a certain time has passed from the characteristic portion of the waveform as the exposure start phase θ * .

撮像を行うときには、撮影タイミング制御装置16は撮像装置11から撮像準備完了通知を受信すると、図4を参照して、光量センサ17が微小時間Δτ毎に環境光の光量ΔLを繰り返し測定して、解析部18が環境光の監視を開始する(S3)。 When the imaging timing control device 16 receives the imaging preparation completion notification from the imaging device 11, the light amount sensor 17 repeatedly measures the light amount ΔLA of the ambient light every minute time Δτ, referring to FIG. , The analysis unit 18 starts monitoring the ambient light (S3).

解析部18は環境光の強度の変化とステップS1で求めた環境光の波形とを比較して、環境光が露光開始位相θになると露光開始指示を撮像装置11に送信し(S4)、指示を受けた撮像装置は、露光を開始する(S51)。ところで、光量センサによる測定値は微小ではあるが一定の時間間隔Δτの光量ΔLであるため、その光量の監視をしながら、環境光が露光開始位相θになった「瞬間」に露光開始を指示することが難しい場合がある。その場合、解析部は、光量センサの測定値から時刻t1に環境光が露光開始位相θに至ったことが分かると、時刻tにステップS1で求めた周期Tを加えた時刻、つまり環境光の位相が次に露光開始位相θになる時刻tを求め、時刻tに露光開始指示を撮像装置11に送信する。言い換えると、露光開始指示は環境光の1周期前の変化に基づいて送信される。 The analysis unit 18 compares the change in the intensity of the ambient light with the waveform of the ambient light obtained in step S1, and when the ambient light reaches the exposure start phase θ * , sends an exposure start instruction to the image pickup apparatus 11 (S4). Upon receiving the instruction, the image pickup apparatus starts exposure (S51). By the way, since the value measured by the light amount sensor is a small amount but a light amount ΔLA with a constant time interval Δτ, the exposure starts at the “moment” when the ambient light reaches the exposure start phase θ * while monitoring the light amount. It can be difficult to tell. In that case, when the analysis unit finds that the ambient light has reached the exposure start phase θ * at time t1 from the measured value of the light amount sensor, the time obtained by adding the period TA obtained in step S1 to time t1, that is, Next, the time t 2 at which the phase of the ambient light becomes the exposure start phase θ * is obtained, and the exposure start instruction is transmitted to the image pickup apparatus 11 at the time t 2 . In other words, the exposure start instruction is transmitted based on the change of the ambient light one cycle before.

あるいは、解析部18は、時刻tに露光を開始せよという露光開始指示を事前に撮像装置11に送信してもよい。例えば、所定時間をτミリ秒などと定めて、時刻tのτミリ秒前に、τミリ秒後に露光を開始するよう、解析部から撮像装置に指示を送信する。この場合、撮像装置は、解析部からの露光開始指示に従い、時刻tを待って露光を開始する(S51)。このように、本明細書中で露光開始指示とは、撮像装置に対して露光を開始すべきタイミングを指示するものであって、指示を受けた撮像装置が即座に露光を開始すべきものと、撮像装置が指示を受けた後に指示された時刻を待って露光を開始すべきものの両方を含む概念である。 Alternatively, the analysis unit 18 may transmit an exposure start instruction to start the exposure at time t2 in advance to the image pickup apparatus 11. For example, the predetermined time is set to τD milliseconds, and the analysis unit sends an instruction to the image pickup apparatus to start the exposure τD milliseconds before τD milliseconds at time t2. In this case, the image pickup apparatus waits for time t2 to start the exposure according to the exposure start instruction from the analysis unit (S51). As described above, in the present specification, the exposure start instruction indicates the timing at which the exposure should be started to the image pickup apparatus, and the image pickup apparatus that has received the instruction should immediately start the exposure. It is a concept that includes both those in which the image pickup device should wait for the specified time after receiving the instruction and start the exposure.

撮像装置11は、撮影タイミング制御装置16から露光開始指示を受信すると撮像を行う(S5)。撮像装置11の制御部14が撮像部12を制御して、シャッターを開いて露光を開始し(S51)、所定の露光時間τが経過するとシャッターを閉じて露光を終了し(S52)、画像を撮像部12から画像処理部15に転送する。以上で1回の撮像が完了する。 When the image pickup device 11 receives an exposure start instruction from the shooting timing control device 16, the image pickup device 11 performs image pickup (S5). The control unit 14 of the image pickup apparatus 11 controls the image pickup unit 12 to open the shutter to start exposure (S51), and when the predetermined exposure time τE elapses, the shutter is closed to end the exposure (S52). Is transferred from the image pickup unit 12 to the image processing unit 15. This completes one imaging.

引き続き撮像を行う場合は、撮像装置11から撮影タイミング制御装置16への撮像準備完了通知が送信され、以降の動作が繰り返される。撮影タイミング制御装置16による環境光の監視(S3)を露光開始指示の送信後も継続すれば、連続して撮像を行う場合に撮像間隔を短縮できるというメリットが得られる。 When the image is continuously imaged, the image pickup device 11 sends a picture pickup preparation completion notification to the picture shooting timing control device 16, and the subsequent operations are repeated. If the monitoring of the ambient light (S3) by the photographing timing control device 16 is continued even after the transmission of the exposure start instruction, there is an advantage that the imaging interval can be shortened when continuous imaging is performed.

所要の回数の撮像が完了した後、画像処理部15が撮像された画像に対して、撮像の目的に応じた処理を行う(S6)。 After the required number of imagings is completed, the image processing unit 15 performs processing on the captured images according to the purpose of imaging (S6).

上記動作の変形例として、撮影タイミング制御装置16が撮像装置11に露光開始指示を送信した後、所定の露光時間τ経過後に露光終了指示を送信してもよい。露光開始指示を送信した後、所定の露光時間τ経過後に露光を終了するような指示を事前に撮像装置11に送信してもよい。あるいは、撮影タイミング制御装置が露光を終了すべき環境光の位相を設定して、環境光が露光終了位相になる時に撮像装置11に露光終了を送信してもよい。この場合でも露光開始位相θおよび露光終了位相が一定であるので、露光時間τは一定になる。つまり、本明細書中で露光終了指示とは、撮像装置に対して露光を終了すべきタイミングを指示するものであって、指示を受けた撮像装置が即座に露光を終了すべきものと、撮像装置が指示を受けた後に指示された時刻を待って露光を終了すべきものの両方を含む概念である。 As a modification of the above operation, the shooting timing control device 16 may transmit an exposure start instruction to the image pickup device 11, and then an exposure end instruction may be transmitted after a predetermined exposure time τE has elapsed. After transmitting the exposure start instruction, an instruction to end the exposure after a predetermined exposure time τE may be transmitted in advance to the image pickup apparatus 11. Alternatively, the shooting timing control device may set the phase of the ambient light to end the exposure, and when the ambient light reaches the exposure end phase, the exposure end may be transmitted to the image pickup apparatus 11. Even in this case, since the exposure start phase θ * and the exposure end phase are constant, the exposure time τ E is constant. That is, in the present specification, the exposure end instruction indicates the timing at which the exposure should be ended to the image pickup device, and the image pickup device that has received the instruction should immediately end the exposure. Is a concept that includes both those who should wait for the specified time after receiving the instruction to finish the exposure.

本実施形態の撮像システム10では、環境光が周期的変動の一定の位相(露光開始位相θ)になる時に露光を開始して、所定の露光時間τの経過後に露光を終了するので、画像に記録される環境光の光量Lは一定となる。これにより、異なる時刻に撮像された画像間の明暗のばらつきが抑えられる。この効果により、撮像システム10は、同一の視野で撮像した画像同士や、同一の対象物を撮像した画像同士を比較する用途に好適に用いることができる。撮像システム10は例えば、各種製品の検査において同一の視野で撮像した良品の画像との比較によって部品の欠損や色を判定したり、ロボットで取り上げるためにコンベア上を流れてくるワークの位置を判定したりするための視覚センサとして、好適に用いることができる。 In the imaging system 10 of the present embodiment, the exposure is started when the ambient light reaches a constant phase (exposure start phase θ * ) of the periodic fluctuation, and the exposure is terminated after the predetermined exposure time τE elapses. The amount of ambient light LA recorded in the image is constant. As a result, it is possible to suppress variations in brightness between images captured at different times. Due to this effect, the imaging system 10 can be suitably used for comparing images captured in the same field of view or images captured in the same object. The image pickup system 10 determines, for example, a defect or color of a part by comparing with a good image image captured in the same field of view in inspection of various products, or determines the position of a work flowing on a conveyor for picking up by a robot. It can be suitably used as a visual sensor for performing.

また、本実施形態の撮像システム10は環境光の位相に着目して、次の露光開始位相θを待って撮像を行うので、環境光の周期Tの長短に依らず機能する。撮像システム10の特長を生かすには、環境光の周期Tに対して露光時間τが短いほど好ましい。両者の比τ/Tが小さいほど、異なる時刻に撮像された画像間の明暗のばらつきが大きくなるからである。この観点から、露光時間τは好ましくは環境光の周期Tの10倍以下であり、より好ましくは5倍以下、さらに好ましくは1倍以下である。例えば、蛍光灯が設置された室内であれば環境光の周期Tは約8.3msまたは10msであり、これに対して露光時間τがそれぞれ約83ms以下または100ms以下であれば本実施形態の撮像システム10を用いるメリットがある。 Further, since the imaging system 10 of the present embodiment focuses on the phase of the ambient light and waits for the next exposure start phase θ * to perform imaging, it functions regardless of the length of the period TA of the ambient light. In order to take advantage of the features of the image pickup system 10, it is preferable that the exposure time τ E is shorter than the period TA of the ambient light. This is because the smaller the ratio τ E / TA of the two, the larger the variation in brightness between the images captured at different times. From this viewpoint, the exposure time τ E is preferably 10 times or less, more preferably 5 times or less, still more preferably 1 time or less of the period TA of the ambient light. For example, in a room where a fluorescent lamp is installed, the period TA of the ambient light is about 8.3 ms or 10 ms, whereas the exposure time τ E is about 83 ms or less or 100 ms or less, respectively, in the present embodiment. There is a merit of using the image pickup system 10 of the above.

本発明の撮像システムの第2実施形態を図5に基づいて説明する。 A second embodiment of the imaging system of the present invention will be described with reference to FIG.

図5を参照して、本実施形態の撮像システム20は撮像装置21と撮影タイミング制御装置16を備える。撮像装置21はステレオ方式の三次元計測装置である。撮影タイミング制御装置16は第1実施形態と同じである。 With reference to FIG. 5, the image pickup system 20 of the present embodiment includes an image pickup device 21 and a shooting timing control device 16. The image pickup device 21 is a stereo type three-dimensional measurement device. The photographing timing control device 16 is the same as that of the first embodiment.

撮像装置21は2台の撮像部22A、22Bと制御部24と画像処理部25とを有する。撮像部22A、22Bは異なる視点から同時に対象物Oを撮像する。制御部24は撮像部22A、22Bと画像処理部25を含む撮像装置21全体を制御する。画像処理部25は、撮像された画像を処理して、対象物Oの三次元位置および形状を算出する。なお、撮像装置21が画像処理部25を有さず、撮像システム20の外部に画像処理装置を設けて画像処理を行ってもよいことは第1実施形態と同様である。 The image pickup apparatus 21 has two image pickup units 22A and 22B, a control unit 24, and an image processing unit 25. The image pickup units 22A and 22B simultaneously image the object O from different viewpoints. The control unit 24 controls the entire image pickup device 21 including the image pickup units 22A and 22B and the image processing unit 25. The image processing unit 25 processes the captured image to calculate the three-dimensional position and shape of the object O. It should be noted that the image processing device 21 does not have the image processing unit 25, and the image processing device may be provided outside the image processing system 20 to perform image processing, as in the first embodiment.

本実施形態の撮像システム20の動作は、図2に示した第1実施形態のそれと、撮像工程(S5)が2台の撮像部22A、22Bによって行われる点で異なる。なお、画像処理部25による画像処理(S6)は対象物Oの三次元位置および形状を算出する三次元計算である。本実施形態は撮像部が2つである2眼のステレオカメラを用いているが、本発明は3眼のステレオカメラなど、ステレオ方式で三次元計測を行う多眼のステレオカメラに適用することができる。撮像部の数が増えるほど、より多くの画像データから三次元計測をすることができるため、より精度の高い三次元計測が可能になる。 The operation of the image pickup system 20 of the present embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG. 2 in that the image pickup step (S5) is performed by the two image pickup units 22A and 22B. The image processing (S6) by the image processing unit 25 is a three-dimensional calculation for calculating the three-dimensional position and shape of the object O. Although the present embodiment uses a two-lens stereo camera having two imaging units, the present invention can be applied to a multi-lens stereo camera that performs three-dimensional measurement by a stereo method such as a three-eye stereo camera. can. As the number of image pickup units increases, three-dimensional measurement can be performed from more image data, so that more accurate three-dimensional measurement becomes possible.

ステレオ法による三次元計測は2台のカメラの視差を利用する方法であって、視点の異なる2枚の画像上で計測したい点の対応点を求め、各画像上の対応点および2台のカメラの位置関係から3角測量の原理によって、計測点の三次元位置を算出する方法である。 Three-dimensional measurement by the stereo method is a method that uses the parallax of two cameras, finds the corresponding points of the points to be measured on two images with different viewpoints, and finds the corresponding points on each image and the two cameras. This is a method of calculating the three-dimensional position of a measurement point from the positional relationship of the above by the principle of triangulation.

対応点の探索は、対象物のエッジなどの特徴点を画像処理によって抽出して行われる。2枚の画像は同時に撮像されるので、対応する2枚の画像の明るさ(輝度レベル)は揃っている。本実施形態ではさらに、異なる時刻に撮像された画像の明るさが揃うことにより、エッジ等の強度がどの画像においても同程度となり、特徴点の抽出の精度が向上する。 The search for the corresponding point is performed by extracting feature points such as edges of the object by image processing. Since the two images are captured at the same time, the brightness (luminance level) of the corresponding two images is the same. Further, in the present embodiment, the brightness of the images captured at different times is the same, so that the intensities of the edges and the like are the same in all the images, and the accuracy of extracting the feature points is improved.

また、ワイヤーハーネスや各種ケーブルをロボットで操作する場合のイメージセンサとして、カラーカメラを用いたステレオ法の開発が進められている。この方法は、多数のケーブルが画像内に存在すると対応点の決定が難しいことに対して、画像処理によってまず対象となるケーブルを色で選別してから対応点を探索する方法である。これにより高速な三次元計測が可能となり、ロボットの動作に追従して撮像を繰り返しながら、対象となるケーブルを追跡することが可能となる。しかし、画像の明るさ(輝度レベル)が異なるとケーブルの色調が変わるため、画像間の明暗のばらつきによって、ケーブルの追跡中に色による選別処理が失敗することがあった。本実施形態の撮像システム20によれば、異なる時刻に撮像された画像間の明るさが揃うため、ケーブルの色による選別を安定して行うことができる。 In addition, a stereo method using a color camera is being developed as an image sensor when operating a wire harness or various cables with a robot. In this method, it is difficult to determine the corresponding point when a large number of cables exist in the image, but this method is a method of first selecting the target cable by color by image processing and then searching for the corresponding point. This enables high-speed three-dimensional measurement, and it is possible to track the target cable while repeating imaging according to the movement of the robot. However, since the color tone of the cable changes when the brightness (luminance level) of the image is different, the color selection process may fail during the tracking of the cable due to the variation in brightness between the images. According to the image pickup system 20 of the present embodiment, since the brightnesses between the images captured at different times are the same, it is possible to stably select by the color of the cable.

本発明の撮像システムの第3実施形態を図6および図7に基づいて説明する。 A third embodiment of the imaging system of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6を参照して、本実施形態の撮像システム30は撮像装置31と撮影タイミング制御装置16を備える。撮像装置31は撮像部32、パターン投影部33、制御部34および画像処理部35を有する。撮像装置31はパターン投影方式の三次元計測装置である。撮影タイミング制御装置16は第1実施形態と同じである。 With reference to FIG. 6, the image pickup system 30 of the present embodiment includes an image pickup device 31 and a shooting timing control device 16. The image pickup apparatus 31 includes an image pickup unit 32, a pattern projection unit 33, a control unit 34, and an image processing unit 35. The image pickup device 31 is a pattern projection type three-dimensional measurement device. The photographing timing control device 16 is the same as that of the first embodiment.

ステレオ法による三次元計測において一方のカメラを明暗パターンを投影するプロジェクターに置き換え、他方のカメラで対象物に投影されたパターンを観測することにより、対象物の三次元形状を測定することができる。このいわゆるパターン投影法と呼ばれる方法には、単純な線状パターンを線の幅方向に順次ずらしながら投影する光切断法、明るさや色が滑らかに変化し、変化の方向を逆にした2つのパターンを投影する傾斜光投影法、グレイコードなどの2進符号で明暗をつけたパターンを順番に投影する時系列符号化法、投影強度を正弦波に変調した縞パターンを位相をずらしながら投影する位相シフト法など、複数のパターンを逐次投影して撮像を行う方法がある。また、より複雑なパターンを1種類のみ投影して撮像を行うことで、三次元計測をする方法もある。 In 3D measurement by the stereo method, one camera is replaced with a projector that projects a light / dark pattern, and the pattern projected on the object is observed by the other camera, so that the three-dimensional shape of the object can be measured. This so-called pattern projection method includes a light cutting method in which a simple linear pattern is projected while sequentially shifting in the width direction of the line, and two patterns in which the brightness and color change smoothly and the direction of change is reversed. Inclined light projection method for projecting, time-series coding method for sequentially projecting patterns with light and shade with binary codes such as gray code, phase for projecting fringe patterns with sine wave modulation of projection intensity while shifting the phase There is a method such as a shift method in which a plurality of patterns are sequentially projected for imaging. There is also a method of performing three-dimensional measurement by projecting only one type of more complicated pattern and performing imaging.

パターンを投影して撮像を行う三次元計測法には、パターン投影を行わない受動的なステレオ法と比べて、対応点の探索が容易であるという利点がある。しかし、取得した複数の画像間で明暗がばらつくと、例えばグレイコード画像の二値化処理において明点と暗点を誤認するなどして、精度よく三次元計測ができないことがあった。 The three-dimensional measurement method in which a pattern is projected and imaged has an advantage that it is easier to search for a corresponding point than a passive stereo method in which the pattern is not projected. However, if the light and darkness varies among a plurality of acquired images, for example, in the binarization process of the Gray code image, the bright and dark points may be misidentified, and accurate three-dimensional measurement may not be possible.

以下、本実施形態では複数のパターンを逐次投影する方法について説明する。図6において、撮像装置31の撮像部32は第2実施形態の撮像部22Aと同じである。撮像装置31は複数の撮像部32を備えていてもよい。撮像部の数が増えるほど、より多くの画像データから三次元計測をすることができるため、より精度の高い三次元計測が可能になる。パターン投影部33は液晶素子などによって複数のパターンを生成し、光源により照射して、対象物Oに異なるパターンを逐次投影する。パターン投影部の光源はフリッカーのない光源であることが好ましい。 Hereinafter, in this embodiment, a method of sequentially projecting a plurality of patterns will be described. In FIG. 6, the image pickup unit 32 of the image pickup apparatus 31 is the same as the image pickup unit 22A of the second embodiment. The image pickup apparatus 31 may include a plurality of image pickup units 32. As the number of image pickup units increases, three-dimensional measurement can be performed from more image data, so that more accurate three-dimensional measurement becomes possible. The pattern projection unit 33 generates a plurality of patterns by a liquid crystal element or the like, irradiates them with a light source, and sequentially projects different patterns on the object O. The light source of the pattern projection unit is preferably a light source without flicker.

制御部34は撮像部32、パターン投影部33および画像処理部35を含む撮像装置31の全体を制御する。具体的には、制御部34は、撮像部32に露光の開始、露光の終了、撮像素子からの画像の転送などを指示し、パターン投影部にパターンの選択、投影開始、投影終了などを指示する。制御部34は撮影終了後、撮像部32から画像処理部35に画像を転送する。 The control unit 34 controls the entire image pickup device 31 including the image pickup unit 32, the pattern projection unit 33, and the image processing unit 35. Specifically, the control unit 34 instructs the image pickup unit 32 to start exposure, end exposure, transfer an image from the image pickup element, and instruct the pattern projection unit to select a pattern, start projection, end projection, and the like. do. After the shooting is completed, the control unit 34 transfers the image from the image pickup unit 32 to the image processing unit 35.

画像処理部35は、複数のパターンを撮影した複数の画像を処理して対象物Oの三次元位置および形状を算出する。なお、撮像装置31が画像処理部35を有さず、撮像システム30の外部に画像処理装置を設けて画像処理を行ってもよいことは第1および第2実施形態と同様である。 The image processing unit 35 processes a plurality of images obtained by capturing a plurality of patterns to calculate the three-dimensional position and shape of the object O. It should be noted that the image processing device 31 does not have the image processing unit 35, and the image processing device may be provided outside the image processing system 30 to perform image processing, as in the first and second embodiments.

次に、本実施形態の撮像システム30の動作を説明する。 Next, the operation of the image pickup system 30 of the present embodiment will be described.

図7を参照して、撮影タイミング制御装置16による環境光の解析(S1)、露光開始位相の設定(S2)、環境光の監視(S3)、撮像装置31への露光開始指示の送信(S4)の各ステップは、図2に示した第1実施形態のそれと同じである。撮像装置31による撮像工程(S7)では、パターンを投影しながら撮像が行われる。また、複数のパターンを撮像後、対象物Oの三次元位置および形状が計算される(S8)。 With reference to FIG. 7, the shooting timing control device 16 analyzes the ambient light (S1), sets the exposure start phase (S2), monitors the ambient light (S3), and transmits an exposure start instruction to the image pickup device 31 (S4). ) Is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In the imaging step (S7) by the imaging device 31, imaging is performed while projecting a pattern. Further, after imaging a plurality of patterns, the three-dimensional position and shape of the object O are calculated (S8).

撮像装置31は、撮影タイミング制御装置16から露光開始指示を受信すると撮像を行う(S7)。撮像装置31の制御部34がパターン投影部33を制御してパターンを投影し、同時に制御部34が撮像部32を制御してシャッターを開いて露光を開始する(S71)。そして、撮像装置31は所定の露光時間τが経過するとシャッターを閉じて露光を終了し、パターン投影を終了する(S72)。撮像された画像は撮像部32から画像処理部35に転送される。以上で1回の撮像が完了する。 When the image pickup device 31 receives an exposure start instruction from the shooting timing control device 16, the image pickup device 31 performs image pickup (S7). The control unit 34 of the image pickup apparatus 31 controls the pattern projection unit 33 to project a pattern, and at the same time, the control unit 34 controls the image pickup unit 32 to open the shutter and start exposure (S71). Then, when the predetermined exposure time τE elapses, the image pickup apparatus 31 closes the shutter, ends the exposure, and ends the pattern projection (S72). The captured image is transferred from the image pickup unit 32 to the image processing unit 35. This completes one imaging.

次の撮像が可能となると、撮像装置31から撮影タイミング制御装置16に撮像準備完了通知が送信され、次のパターンについて撮像が繰り返される。 When the next imaging becomes possible, the imaging device 31 sends an imaging preparation completion notification to the imaging timing control device 16, and imaging is repeated for the next pattern.

複数のパターンの撮像が完了した後、撮像された複数の画像と、パターン投影部33と撮像部32の位置関係に基づいて、撮像装置31の画像処理部35によって、対象物Oの三次元位置および形状が計算される(S8)。 After the imaging of the plurality of patterns is completed, the three-dimensional position of the object O is determined by the image processing unit 35 of the image pickup apparatus 31 based on the plurality of images captured and the positional relationship between the pattern projection unit 33 and the image pickup unit 32. And the shape is calculated (S8).

本実施形態の撮像システム30によれば、複数のパターンを撮像した複数の画像の明るさが揃うので、三次元計測の精度が向上する。本実施形態では、複数のパターンを撮像した複数の画像から対象物Oの三次元位置および形状を計算するが、1種類のパターンを撮像した画像から対象物Oの三次元位置および形状を計算することもできる。動きのある対象物の経時的な計測をする際、異なる時間に撮像した複数の画像の明るさが揃うので、対象物の変異を計測する三次元計測の精度が向上する。 According to the image pickup system 30 of the present embodiment, the brightness of a plurality of images obtained by capturing a plurality of patterns is uniform, so that the accuracy of three-dimensional measurement is improved. In the present embodiment, the three-dimensional position and shape of the object O are calculated from a plurality of images obtained by capturing a plurality of patterns, but the three-dimensional position and shape of the object O are calculated from the images obtained by capturing one type of pattern. You can also do it. When measuring a moving object over time, the brightness of multiple images taken at different times is the same, so the accuracy of three-dimensional measurement for measuring mutations in the object is improved.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea thereof.

10、20、30 撮像システム
11、21、31 撮像装置
12、22A、22B、32 撮像部
33 パターン投影部
14、24、34 制御部
15、25、35 画像処理部
16 撮影タイミング制御装置
17 光量センサ
18 解析部
環境光強度
環境光積算光量
O 対象物
t 時刻
環境光の変動周期
τ 露光時間
θ 位相
θ 露光開始位相
10, 20, 30 Imaging system 11, 21, 31 Imaging device 12, 22A, 22B, 32 Imaging unit 33 Pattern projection unit 14, 24, 34 Control unit 15, 25, 35 Image processing unit 16 Imaging timing control device 17 Light intensity sensor 18 Analytical unit IA Environmental light intensity LA Environmental light integrated light amount O Object t Time TA Environmental light fluctuation cycle τ E Exposure time θ Phase θ * Exposure start phase

Claims (9)

周期的に変動する環境光の下で撮影を行う撮像装置とともに用いられる撮影タイミング
制御装置であって、
前記環境光の光量を測定する光量センサと、
前記光量センサによる測定値に基づいて前記環境光の強度の周期的変動を解析し、前記
周期的変動における露光開始位相を決定し、前記露光開始位相に合わせて露光を開始する
ための露光開始指示を前記撮像装置に送信する解析部とを有し、
前記撮像装置とは別個の装置として構成され、該撮像装置に接続して用いられる、
撮影タイミング制御装置。
It is a shooting timing control device used together with an imaging device that shoots under ambient light that fluctuates periodically.
A light amount sensor that measures the amount of ambient light, and
An exposure start instruction for analyzing the periodic fluctuation of the intensity of the ambient light based on the measured value by the light amount sensor, determining the exposure start phase in the periodic fluctuation, and starting the exposure in accordance with the exposure start phase. With an analysis unit that transmits the image to the image pickup device .
It is configured as a device separate from the image pickup device and is used by connecting to the image pickup device.
Shooting timing control device.
請求項1に記載された撮影タイミング制御装置と、
前記露光開始指示に従って露光を開始する前記撮像装置と、
を有する撮像システム。
The shooting timing control device according to claim 1 and
The image pickup device that starts exposure according to the exposure start instruction, and
Imaging system with.
前記撮影タイミング制御装置が前記撮像装置に露光終了を指示する、
請求項2に記載の撮像システム。
The shooting timing control device instructs the image pickup device to end the exposure.
The imaging system according to claim 2 .
前記撮像装置によって撮像された画像を用いて画像処理を行う画像処理部を有する、
請求項2または3に記載の撮像システム。
It has an image processing unit that performs image processing using the image captured by the image pickup device.
The imaging system according to claim 2 or 3 .
前記撮像装置が前記画像処理部を内蔵する三次元計測装置である、
請求項4に記載の撮像システム。
The image pickup device is a three-dimensional measurement device having a built-in image processing unit.
The imaging system according to claim 4 .
前記撮像装置が撮像された画像を画像処理装置に転送する、
請求項2または3に記載の撮像システム。
The image captured by the image pickup device is transferred to the image processing device.
The imaging system according to claim 2 or 3 .
前記撮像装置が複数の撮像部を有するステレオカメラである、
請求項2~6のいずれか一項に記載の撮像システム。
The image pickup device is a stereo camera having a plurality of image pickup units.
The imaging system according to any one of claims 2 to 6 .
前記撮像装置が、
対象物にパターンを投影するパターン投影部と、
前記パターンの投影がなされた前記対象物を撮像する1以上の撮像部と、
前記パターン投影部および前記撮像部を制御する制御部とを有する、
請求項2~6のいずれか一項に記載の撮像システム。
The image pickup device
A pattern projection unit that projects a pattern on an object,
One or more image pickup units that image the object on which the pattern is projected, and
It has a pattern projection unit and a control unit that controls the image pickup unit.
The imaging system according to any one of claims 2 to 6 .
撮影タイミング制御装置が環境光の強度の周期的変動を解析する環境光解析工程と、
前記撮影タイミング制御装置が、解析した前記環境光の強度の前記周期的変動における
露光開始位相を決定する工程と、
前記撮影タイミング制御装置から、該撮影タイミング制御装置とは別個の装置として構
成され、該撮影タイミング制御装置に接続された撮像装置に、前記露光開始位相に合わせ
て露光を開始するための露光開始指示を送信する工程と、
前記撮像装置が、前記環境光が前記露光開始位相になる時に露光を開始する撮像工程と

を有する撮像方法。
The ambient light analysis process in which the shooting timing control device analyzes the periodic fluctuations in the intensity of the ambient light,
A step of determining the exposure start phase in the periodic variation of the intensity of the ambient light analyzed by the photographing timing control device, and
The shooting timing control device may be used as a device separate from the shooting timing control device.
The image pickup device, which is formed and connected to the shooting timing control device, is adjusted to the exposure start phase.
And the process of sending an exposure start instruction to start exposure
An imaging step in which the imaging device starts exposure when the ambient light reaches the exposure start phase.
Imaging method having.
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