JPH0886630A - 形状入力方法 - Google Patents
形状入力方法Info
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- JPH0886630A JPH0886630A JP6223884A JP22388494A JPH0886630A JP H0886630 A JPH0886630 A JP H0886630A JP 6223884 A JP6223884 A JP 6223884A JP 22388494 A JP22388494 A JP 22388494A JP H0886630 A JPH0886630 A JP H0886630A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 形状を再構成する際に、専用のしくみや方法
が不要な形状入力方法を提供する。 【構成】 青光源１０３、緑光源１０４、赤光源１０５
の順に線光源を配置し、線センサ１０２を緑光源１０４
と赤光源１０５の中間に配置し、光学撮像系の配置を定
める。具体的には、スキャナの物理特性を定義する。次
に、各光源を時分割で点灯させながら、光学撮像系１０
６を移動し、各光源による入力対象表面の輝度を入力し
て、入力対象１００全体を二次元カラー画像として入力
する。この二次元カラー画像において、緑と赤のずれ
（シフト）から傾きを、青の減衰から位置を上記の光学
撮像系の物理特性に基づいて求め、入力対象表面の形状
を再構成し、出力または蓄積する。このように、一般に
用いられている二次元カラー画像の入力方法に基づい
て、形状入力を行い形状を再構成する。
が不要な形状入力方法を提供する。 【構成】 青光源１０３、緑光源１０４、赤光源１０５
の順に線光源を配置し、線センサ１０２を緑光源１０４
と赤光源１０５の中間に配置し、光学撮像系の配置を定
める。具体的には、スキャナの物理特性を定義する。次
に、各光源を時分割で点灯させながら、光学撮像系１０
６を移動し、各光源による入力対象表面の輝度を入力し
て、入力対象１００全体を二次元カラー画像として入力
する。この二次元カラー画像において、緑と赤のずれ
（シフト）から傾きを、青の減衰から位置を上記の光学
撮像系の物理特性に基づいて求め、入力対象表面の形状
を再構成し、出力または蓄積する。このように、一般に
用いられている二次元カラー画像の入力方法に基づい
て、形状入力を行い形状を再構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次元画像入力によっ
て三次元形状を検出する場合の形状入力方法に関するも
のである。
て三次元形状を検出する場合の形状入力方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、二次元画像を入力して三次元形状
を再構成する際には、レーザスリット光を対象に照射し
てその照射パターンを検出するようなレンジセンサ、ま
たは、ある決められたパターンを照射してその照射パタ
ーンによる二次元画像を解析すること、などによって形
状を入力していた。あるいは、二次元画像の輝度の高低
を凹凸形状として定義するものもあったが、これが正し
くないことはいうまでもない。
を再構成する際には、レーザスリット光を対象に照射し
てその照射パターンを検出するようなレンジセンサ、ま
たは、ある決められたパターンを照射してその照射パタ
ーンによる二次元画像を解析すること、などによって形
状を入力していた。あるいは、二次元画像の輝度の高低
を凹凸形状として定義するものもあったが、これが正し
くないことはいうまでもない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】二次元画像の入力によ
って、三次元形状を再構成する従来の技術は、形状を再
構成するための専用のしくみおよび方法が必要であり、
特殊な装置とならざるえお得ないという問題点があっ
た。
って、三次元形状を再構成する従来の技術は、形状を再
構成するための専用のしくみおよび方法が必要であり、
特殊な装置とならざるえお得ないという問題点があっ
た。
【０００４】そこで、本発明は、二次元画像の入力によ
って三次元形状を再構成する際に、専用のしくみや方法
が不要な形状入力方法を提供することを目的とする。
って三次元形状を再構成する際に、専用のしくみや方法
が不要な形状入力方法を提供することを目的とする。
【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、本発明では、まず、凹凸のある対象表面を２色また
は３色の光源で照らし、その光源による反射光をセンサ
で検出して二次元カラー画像を入力し、次に、前記光源
とセンサの物理的配置から前記入力された二次元カラー
画像における色の配色に基づいて前記対象表面の凹凸形
状を再構成する形状入力方法を手段とする。
め、本発明では、まず、凹凸のある対象表面を２色また
は３色の光源で照らし、その光源による反射光をセンサ
で検出して二次元カラー画像を入力し、次に、前記光源
とセンサの物理的配置から前記入力された二次元カラー
画像における色の配色に基づいて前記対象表面の凹凸形
状を再構成する形状入力方法を手段とする。
【０００６】具体的な例としては、上記において、光源
として赤、緑、青の３色の光源を用い、凹凸形状の再構
成に際し、前記３色のうちの２色の光源による二次元カ
ラー画像から対象表面の傾きを算出し、残りの１色の光
源の減衰に基づいて距離を算出して、凹凸形状を再構成
する形状入力方法を手段とする。
として赤、緑、青の３色の光源を用い、凹凸形状の再構
成に際し、前記３色のうちの２色の光源による二次元カ
ラー画像から対象表面の傾きを算出し、残りの１色の光
源の減衰に基づいて距離を算出して、凹凸形状を再構成
する形状入力方法を手段とする。
【０００７】あるいは、上記において、光源として赤、
緑、青のうちの２色の光源を用い、凹凸形状の再構成に
際し、前記２色の光源による二次元カラー画像から対象
表面の傾きを算出するとともに、前記求めた傾きから距
離を推定して、凹凸形状を再構成する形状入力方法を手
段とする。
緑、青のうちの２色の光源を用い、凹凸形状の再構成に
際し、前記２色の光源による二次元カラー画像から対象
表面の傾きを算出するとともに、前記求めた傾きから距
離を推定して、凹凸形状を再構成する形状入力方法を手
段とする。
【０００８】以上の形状入力方法においては、カラーイ
メージスキャナを用いて、二次元カラー画像を入力する
のが、より簡易に形状の入力を可能にする点で好適であ
る。
メージスキャナを用いて、二次元カラー画像を入力する
のが、より簡易に形状の入力を可能にする点で好適であ
る。
【０００９】
【作用】本発明の形状入力方法では、赤、緑、青のそれ
ぞれの色の光源によって入力対象を照らし、それぞれの
反射光の輝度をセンサによって検出することに基づいて
二次元カラー画像として対象表面を検出する。その際、
前記の光源およびその反射光の輝度を検出するセンサの
物理的配置によって、各反射光の輝度が対象表面の傾き
や位置に応じて変化し、その配色が変化することに着目
し、入力される二次元カラー画像の配色から対象表面の
凹凸を検出して、凹凸を持つ対象表面の形状を再構成す
る。
ぞれの色の光源によって入力対象を照らし、それぞれの
反射光の輝度をセンサによって検出することに基づいて
二次元カラー画像として対象表面を検出する。その際、
前記の光源およびその反射光の輝度を検出するセンサの
物理的配置によって、各反射光の輝度が対象表面の傾き
や位置に応じて変化し、その配色が変化することに着目
し、入力される二次元カラー画像の配色から対象表面の
凹凸を検出して、凹凸を持つ対象表面の形状を再構成す
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１１】図１に、本発明の二次元カラー画像入力方
法の一実施例を実現する配置を図示する。図１（ａ）は
斜視的な説明図であり、図１（ｂ）は側面より見た説明
図である。
法の一実施例を実現する配置を図示する。図１（ａ）は
斜視的な説明図であり、図１（ｂ）は側面より見た説明
図である。
【００１２】本実施例では、二次元カラー画像入力方法
を実現するための光学系の物理的な配置として、図１
（ａ）に示すように、赤光源１０３、緑光源１０４、青
光源１０５の線光源およびその反射光の輝度を検出する
線センサ１０２からなる光学撮像系１０６を有し、計測
対象を透明なガラス板１０１の上に置くようなものを仮
定する。具体的には、一般に用いられているカラーイメ
イージスキャナ等が使用できる。なお、光源の色、およ
びその配置、また、センサの特性等に関しては、物理的
特性が明らかであれば、例えば、白色光源を用いて赤、
緑、青のカラーセンサを配置したカラーセンサ型のも
の、赤、緑、青のフィルタを配置して時分割で切り換え
るようにしたもの、など、他の方式でもかまわないこと
はいうまでもない。また、二次元画像として入力する入
力対象１００を、簡単のために均一の白い拡散反射面を
もつものとする。なお、表面反射特性が明らかであれ
ば、白い拡散反射面をもつものでなくてもかまわないこ
とはいうまでもない。
を実現するための光学系の物理的な配置として、図１
（ａ）に示すように、赤光源１０３、緑光源１０４、青
光源１０５の線光源およびその反射光の輝度を検出する
線センサ１０２からなる光学撮像系１０６を有し、計測
対象を透明なガラス板１０１の上に置くようなものを仮
定する。具体的には、一般に用いられているカラーイメ
イージスキャナ等が使用できる。なお、光源の色、およ
びその配置、また、センサの特性等に関しては、物理的
特性が明らかであれば、例えば、白色光源を用いて赤、
緑、青のカラーセンサを配置したカラーセンサ型のも
の、赤、緑、青のフィルタを配置して時分割で切り換え
るようにしたもの、など、他の方式でもかまわないこと
はいうまでもない。また、二次元画像として入力する入
力対象１００を、簡単のために均一の白い拡散反射面を
もつものとする。なお、表面反射特性が明らかであれ
ば、白い拡散反射面をもつものでなくてもかまわないこ
とはいうまでもない。
【００１３】この実施例では、線センサ１０２を用いた
ものを例にしていることから、光学撮像系１０６が、１
０７の移動方向に移動しつつ、入力対象１００の二次元
カラー画像を入力する。なお、光学撮像系１０６は、ガ
ラス板１０１の下を移動しつつ、入力対象１００全体を
入力する。
ものを例にしていることから、光学撮像系１０６が、１
０７の移動方向に移動しつつ、入力対象１００の二次元
カラー画像を入力する。なお、光学撮像系１０６は、ガ
ラス板１０１の下を移動しつつ、入力対象１００全体を
入力する。
【００１４】上記の光学撮像系を図１（ｂ）をもとに詳
しく説明する。図１（ｂ）では、入力対象を１１０、ガ
ラス板を１１１、線センサを１１２、青光源を１１３、
緑光源を１１４、赤光源を１１５とする。青光源１１
３、緑光源１１４、赤光源１１５は、移動方向に対して
順に配置されて、それぞれ時分割に発光し、緑光源１１
４と赤光源１１５の中間に配置した線センサ１１２に
て、ガラス板１１１を通した入力対象１１０表面のそれ
ぞれの光源に対する反射光の輝度を入力する。それぞれ
の光源からの光は、青光源経路１１６、緑光源経路１１
７、赤光源経路１１８となり、入力対象１１０がガラス
板１１１と同様に水平の場合に、それぞれの光源の輝度
が入力対象表面の色となる。
しく説明する。図１（ｂ）では、入力対象を１１０、ガ
ラス板を１１１、線センサを１１２、青光源を１１３、
緑光源を１１４、赤光源を１１５とする。青光源１１
３、緑光源１１４、赤光源１１５は、移動方向に対して
順に配置されて、それぞれ時分割に発光し、緑光源１１
４と赤光源１１５の中間に配置した線センサ１１２に
て、ガラス板１１１を通した入力対象１１０表面のそれ
ぞれの光源に対する反射光の輝度を入力する。それぞれ
の光源からの光は、青光源経路１１６、緑光源経路１１
７、赤光源経路１１８となり、入力対象１１０がガラス
板１１１と同様に水平の場合に、それぞれの光源の輝度
が入力対象表面の色となる。
【００１５】入力対象表面が水平ではなく、傾いている
場合の輝度の変化について説明する。図２はその場合の
説明図である。図２では、入力対象を２１０、ガラス板
を２１１、線センサを２１２、青光源を２１３、緑光源
２１４、赤光源を２１５とする。線センサ２１２にて、
それぞれの光源による入力対象２１０表面のそれぞれの
反射光の輝度を入力する。この時、図２に示すように、
入力対象２１０表面が傾いている場合、それぞれの光源
からの光による青光源経路２１６、緑光源経路２１７、
赤光源経路２１８の輝度は、入力対象２１０が緑光源２
１４に向かうように傾いている場合には線センサ２１２
では緑の輝度を高く検出し、逆に、入力対象２１０が赤
光源２１５に向かうように傾いている場合には線センサ
２１２では赤の輝度を高く検出することになる。
場合の輝度の変化について説明する。図２はその場合の
説明図である。図２では、入力対象を２１０、ガラス板
を２１１、線センサを２１２、青光源を２１３、緑光源
２１４、赤光源を２１５とする。線センサ２１２にて、
それぞれの光源による入力対象２１０表面のそれぞれの
反射光の輝度を入力する。この時、図２に示すように、
入力対象２１０表面が傾いている場合、それぞれの光源
からの光による青光源経路２１６、緑光源経路２１７、
赤光源経路２１８の輝度は、入力対象２１０が緑光源２
１４に向かうように傾いている場合には線センサ２１２
では緑の輝度を高く検出し、逆に、入力対象２１０が赤
光源２１５に向かうように傾いている場合には線センサ
２１２では赤の輝度を高く検出することになる。
【００１６】上記の場合、線センサ２１２と複数光源を
もつような二次元画像入力方法では、入力対象２１０表
面がガラス板２１１平面と水平の際に、白い拡散反射対
象においてその表面が白（すなわち、緑、赤が同一輝
度）となる。たとえば、緑光源２１１からの入力対象２
１０表面への入力光をＧ、同様に赤光源２１５からの入
力光をＲとし、入力対象２１０の法線方向とそれぞれ緑
光源２１４、赤光源２１５方向とのなす角度をθG，θR
とすると、線センサ２１２のとらえるそれぞれの光源に
よる輝度ｇ，ｒは、以下のようになる。
もつような二次元画像入力方法では、入力対象２１０表
面がガラス板２１１平面と水平の際に、白い拡散反射対
象においてその表面が白（すなわち、緑、赤が同一輝
度）となる。たとえば、緑光源２１１からの入力対象２
１０表面への入力光をＧ、同様に赤光源２１５からの入
力光をＲとし、入力対象２１０の法線方向とそれぞれ緑
光源２１４、赤光源２１５方向とのなす角度をθG，θR
とすると、線センサ２１２のとらえるそれぞれの光源に
よる輝度ｇ，ｒは、以下のようになる。
【００１７】ｇ＝Ｇｃｏｓ（θG） ｒ＝Ｒｃｏｓ（θR） 一方、これから入力対象２１０が、角度ｄだけ緑光源方
向へ傾くと、それぞれの輝度は、以下のようになる。
向へ傾くと、それぞれの輝度は、以下のようになる。
【００１８】ｇd＝Ｇｃｏｓ（θG−ｄ） ｒd＝Ｒｃｏｓ（θR＋ｄ） ここで、ｄ＝０の際には、ｇ／ｒ＝１となることから、
ｇd／ｒdより、ｄを解析的に算出することができる。こ
れにより、ｄを求め、次に、青光源２１３からの入力光
の減衰をもとに入力対象２１０表面の形状（位置）が算
出する。すなわち、入力対象表面の入力光の強度（照
度）は距離の２乗に反比例するという法則から、線セン
サ２１２のとらえる青光源２１３による輝度に基づき入
力対象２１０表面の位置が算出できる。なお、入力対象
２１０表面の位置は、上記２色の光源（赤、緑）により
求めた角度ｄから推定することも可能である。すなわ
ち、その角度ｄに一番合っているような距離をリラクゼ
ーション法等で推定する方法である。この方法によれ
ば、２色だけで入力対象の表面形状が入力可能である。
ｇd／ｒdより、ｄを解析的に算出することができる。こ
れにより、ｄを求め、次に、青光源２１３からの入力光
の減衰をもとに入力対象２１０表面の形状（位置）が算
出する。すなわち、入力対象表面の入力光の強度（照
度）は距離の２乗に反比例するという法則から、線セン
サ２１２のとらえる青光源２１３による輝度に基づき入
力対象２１０表面の位置が算出できる。なお、入力対象
２１０表面の位置は、上記２色の光源（赤、緑）により
求めた角度ｄから推定することも可能である。すなわ
ち、その角度ｄに一番合っているような距離をリラクゼ
ーション法等で推定する方法である。この方法によれ
ば、２色だけで入力対象の表面形状が入力可能である。
【００１９】以上を基に、図３に形状入力例を示す。図
３（ａ）に示す入力対象３００は、中央に凹部３００ａ
をもつ。その二次元画像入力は、３色を同時に表示する
と、図３（ｂ）に示す入力画像３０１となる。ここで、
緑、赤、青の輝度に従って凹凸を再構成すると、三次元
形状として図３（ｃ）に示す再構成結果３０２を得るこ
とができる。
３（ａ）に示す入力対象３００は、中央に凹部３００ａ
をもつ。その二次元画像入力は、３色を同時に表示する
と、図３（ｂ）に示す入力画像３０１となる。ここで、
緑、赤、青の輝度に従って凹凸を再構成すると、三次元
形状として図３（ｃ）に示す再構成結果３０２を得るこ
とができる。
【００２０】図４に本実施例における処理フローチャー
トを示す。ここでの撮像光学系の例では、図１に示した
ように青、緑、赤の順で、線光源を配置しており、線セ
ンサを緑、赤の中間に配置している。このように、ま
ず、撮像光学系におけるセンサおよび光源の配置をあら
かじめ定める。具体的には、スキャナの物理特性を定義
する。次に、入力対象を青、緑、赤の各線光源で時分割
に照らし、二次元カラー画像を入力する。この二次元カ
ラー画像において、上記の光学撮像系の物理特性に基づ
き、２色のずれ（シフト）及び他の１色の減衰に基づい
て求めた傾きと位置から入力対象表面の形状を求める。
なお、ここでの例では、線光源と線センサを用いている
ので、光学撮像系の進行方向と９０度方向の入力対象表
面の傾きをより正確に求めるために、入力対象を９０度
回転して再度二次元カラー画像を入力してもよい。その
後、入力対象の形状を出力または蓄積する。
トを示す。ここでの撮像光学系の例では、図１に示した
ように青、緑、赤の順で、線光源を配置しており、線セ
ンサを緑、赤の中間に配置している。このように、ま
ず、撮像光学系におけるセンサおよび光源の配置をあら
かじめ定める。具体的には、スキャナの物理特性を定義
する。次に、入力対象を青、緑、赤の各線光源で時分割
に照らし、二次元カラー画像を入力する。この二次元カ
ラー画像において、上記の光学撮像系の物理特性に基づ
き、２色のずれ（シフト）及び他の１色の減衰に基づい
て求めた傾きと位置から入力対象表面の形状を求める。
なお、ここでの例では、線光源と線センサを用いている
ので、光学撮像系の進行方向と９０度方向の入力対象表
面の傾きをより正確に求めるために、入力対象を９０度
回転して再度二次元カラー画像を入力してもよい。その
後、入力対象の形状を出力または蓄積する。
【００２１】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明の形状入
力方法によれば、一般に用いられている二次元カラー画
像を入力する方法に基づいて、対象表面の凹凸を再構成
するので、形状入力のために特殊な装置が不要であり、
二次元カラー画像入力によって形状をも入力することが
可能となる。
力方法によれば、一般に用いられている二次元カラー画
像を入力する方法に基づいて、対象表面の凹凸を再構成
するので、形状入力のために特殊な装置が不要であり、
二次元カラー画像入力によって形状をも入力することが
可能となる。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例を説明する
図である。
図である。
【図２】凹凸入力の場合を説明する図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は形状入力例を示す図
であって、コンピュータグラフィックスによる図面代用
写真である。
であって、コンピュータグラフィックスによる図面代用
写真である。
【図４】本発明の一実施例を示す処理フローチャートで
ある。
ある。
１００…入力対象 １０１…ガラス板 １０２…線センサ １０３…青光源 １０４…緑光源 １０５…赤光源 １０６…光学撮像系 １０７…移動方向 １１０…入力対象 １１１…ガラス板 １１２…線センサ １１３…青光源 １１４…緑光源 １１５…赤光源 １１６…青光源経路 １１７…緑光源経路 １１８…赤光源経路 ２１０…入力対象 ２１１…ガラス板 ２１２…線センサ ２１３…青光源 ２１４…緑光源 ２１５…赤光源 ２１６…青光源経路 ２１７…緑光源経路 ２１８…赤光源経路 ３００…入力対象 ３０１…入力画像 ３０２…再構成結果
Claims (4)
- 【請求項１】 まず、凹凸のある対象表面を２色または
３色の光源で照らし、その光源による反射光をセンサで
検出して二次元カラー画像を入力し、次に、前記光源と
センサの物理的配置から前記入力された二次元カラー画
像における色の配色に基づいて前記対象表面の凹凸形状
を再構成することを特徴とする形状入力方法。 - 【請求項２】 光源として赤、緑、青の３色の光源を用
い、凹凸形状の再構成に際し、前記３色のうちの２色の
光源による二次元カラー画像から対象表面の傾きを算出
し、残りの１色の光源の減衰に基づいて距離を算出し
て、凹凸形状を再構成することを特徴とする請求項１記
載の形状入力方法。 - 【請求項３】 光源として赤、緑、青のうちの２色の光
源を用い、凹凸形状の再構成に際し、前記２色の光源に
よる二次元カラー画像から対象表面の傾きを算出すると
ともに、前記求めた傾きから距離を推定して、凹凸形状
を再構成することを特徴とする請求項１記載の形状入力
方法。 - 【請求項４】 カラーイメージスキャナを用いて、二次
元カラー画像を入力することを特徴とする請求項１また
は請求項２または請求項３記載の形状入力方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223884A JPH0886630A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 形状入力方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223884A JPH0886630A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 形状入力方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886630A true JPH0886630A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16805224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6223884A Pending JPH0886630A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 形状入力方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886630A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007072905A1 (ja) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Nagasaki University, National University Corporation | 変位／ひずみ計測方法及び変位／ひずみ計測装置 |
| WO2020056722A1 (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 深圳阜时科技有限公司 | 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备 |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP6223884A patent/JPH0886630A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007072905A1 (ja) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Nagasaki University, National University Corporation | 変位／ひずみ計測方法及び変位／ひずみ計測装置 |
| JP2007170955A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Nagasaki Univ | 変位／ひずみ計測方法及び変位／ひずみ計測装置 |
| US8345333B2 (en) | 2005-12-21 | 2013-01-01 | Smart Structures Llc | Displacement/distortion measuring method and displacement/distortion measuring apparatus |
| WO2020056722A1 (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 深圳阜时科技有限公司 | 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备 |
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