JPS61274207A

JPS61274207A - 物体の三次元計測方法

Info

Publication number: JPS61274207A
Application number: JP10767585A
Authority: JP
Inventors: Tsugihito Maruyama; 次人丸山; Shinji Kanda; 真司神田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1986-12-04
Also published as: JPH0367566B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
産業上の利用分野・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（３）従来の技術・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（３）発明が解決しようとする問題点・・・・
・・・・・（４）問題点を解決するための手段・・・・
・・・・・・・・（５）発明の基本的原理・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）実
施例（ｉ）計測装置の構成・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（１３）（ｉｉ）計測処理・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１
５）（ｉｉｆ）他の実施例・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２６）発明の効果・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（２７）〔概要〕物体の空間的配はを、いわゆる両眼立体視法で計測する
には、２台のカメラでそれぞれ得た画像を対応させる複
雑な処理を必要とする０本発明は、そのスリット光面が
マルチスリット光の作る複数のスリット光面のひとつと
一致する基準スリット光を物体に照射して、物体の空間
的配置を１台のカメラで短時間に計測し得る物体の三次
元計測方法を提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、産業ロボットの制御等に際して必要となる物
体の空間的配はを計測する方法に係り、詳しくはマルチ
スリット光を物体に照射し、その画像を得ることによっ
て物体の空間的配置を計測する物体の三次元計測方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、物体を三次元的に計測する方法として、いわゆる
両眼立体視法があった。この方法は。

第９図に示すように、対象となる物体４の近くに２台の
カメラ１．２及びマルチスリット光源５を固定配置する
と共に、マルチスリット光源５を点灯してマルチスリッ
ト光３を物体４の表面に照射する０次に、上記物体４表
面上のマルチスリット光３によるスリット光投影像９を
２台のカメラ１．２で撮影する。２台のカメラ１，２で
それぞれ撮影したスリット光投影像９に対応した複数の
スリット光撮影像から対応点（第９図において、カメラ
１の画像上の着目点Ａに対するカメラ２の画像上の点Ｂ
）を求めて三角測量の原理に基づいて物体を三次元的に
計測する方法である。尚、カメラ１や２の撮影した画像
を第１０図に示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この従来の方法では、カメラｌで撮影した複
数のスリット光撮影像とカメラ２で撮影した複数のスリ
ット光撮影像との間の対応付け（対応点Ｂを見付ける処
理）が難しく、その処理が複雑で処理時間がかかるとい
う欠点を有していた。

そこで、本発明は、いわゆる両眼立体視法における２台
のカメラで撮影したスリット光撮影像間の対応付けとい
う複雑な処理をせずに、物体の三次元的な計測を行うこ
とができる方法を提供することを目的としてなされたも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、所定の座標系において配置が予め設定された
複数のスリット光面を有するでルチスリット光を物体表
面に照射する一方、上記マルチスリット光のひとつのス
リット光面と一致するスリット光面を有した所定の基準
スリット光を同物体表面に照射し、上記物体表面上のマ
ルチスリット光によるスリット光投影像に対応した複数
のスリット光撮影像と同物体表面上の基準スリット光に
よるスリット光投影像に対応した基準スリット光撮影像
とを所定画像面上にて得る一方、上記複数のスリット光
撮影像から基準スリット光撮影像に相当するスリット光
撮影像を特定し、この特定されたスリット光撮影像と他
のスリット光撮影像との相対的な位置関係に基づいて各
スリット光撮影像とマルチスリット光の各スリット光面
とを対応付けると共に、当該各スリット光撮影像の相対
的な位置関係と各スリット光撮影像に対応付けられたス
リット光面とに基づいて当該物体の上記座標系における
空間的配置を計測するようにした物体の三次元計測方法
である。

〔発明の基本原理〕

次に本発明の基本原理を第１図と第２図とに基づいて説
明する。所定の座標系としてカメラ１の焦点を原点とし
、カメラ１の光軸方向を２軸としたカメラ直交座標系Ｑ
Ｃ＋　ｘｃ　ｙＣｚＣを設定する。さらに、マルチスリ
ット光源５を原点としたマルチスリット直交座標系ＱＭ
　＋ＸＭ　ＹＭ　ＺＭを設定し、マルチスリット直交座
標系を、７Ｍ軸に沿って平行移動させ、原点を基準スリ
ット光源６とした基準スリット直交座標系Ｑ　Ｓ　＋　
Ｘ　Ｓ　ｙ　ＳＺＳ　を設定する。カメラ直交座標系と
マルチスリット直交座標系との間は、一般に次の関係式
で表わされる。

但し、ｈｌ、（ｉ、ｊ：ｔ、２．３）は、ｉ。

ｊ座標軸間のなす角度の方向余弦を表わし、ｈ＋４（ｉ
＝１．２．３）は平行移動距離を表わす。

今、スリット光３の各スリット光面Ｍが、マルチスリッ
ト直交座標系で表わした平面ｘＭ＝０を７Ｍ軸を回転軸
とした所定角度の回転によって得られるものとする。７
Ｍ軸を回転軸として平面ｘ−；０をθｊ＋ｊ＝ｌ−ｍだ
け回転したスリット光面をＭ、　とすると、Ｍｊ　はｘＩｌＩＣＯ８θｉ　−ｚＭｓｉｎθｊ　＝０−（２）
と表される。これをカメラ直交座標系で表わせば（１）
式を用いて、）ｌ　：　（ｂ＋＋　ｘｃ＋ｂ＋ｚ　ＩＣ＋ｈ１３　ｚ
ｃ＋ｂ＋４）　ｃｏｓθｊ−（ｂＨｘｃ＋ｂ３２　　Ｙ
Ｃ＋ｂ１３　ｚ°＋ｈ３４　）　　ｓｉｎ　　θ　ｊ＝
Ｑ　　（Ｊ＝１〜ｍ）　・・・（３）となる。

一方、基準スリット光８のスリット光面Ｓは、基準スリ
ット直交座標系で表わした平面ＺＳ＝ＯをｙＳ軸（ｙ”
軸と一致している）を回転軸としてθＳだけ回転したも
のとする。このＯ３をマルチスリット光３によるに番目
のスリット光面Ｍｋと一致するように、すなわち、 θＳ＝θｋ　　”・（４）と調整する。このとき、基準スリット光８による基準ス
リット光面Ｓは、ｘ’ｃｏｓθｓ　−ｚ’　ｓｉｎ　Ｏｓ　＝　０　　＝
　（５）と表わされる。これをカメラ直交座標系で表わ
せば、（１）式を用いてＳ　：（ｈ＋＋　ｘＣ＋ｂ１２ｙ’＋ｂ＋３ｚｃ＋ｈｔ
４）　Ｃ０ＪＩθＳ−（ｈ３＋　ｘｃ＋ｈ３２ｙｃ＋ｈ
３ｚ　ｚｃ＋ｈ３ａ　）　ｓｉｎθ。

＝０・・・（６）となる、さて、ｍ本のマルチスリット光３の照射によっ
て、物体４表面上に複数のスリット光投影像９ができ、
それをカメラ１で撮影することによってカメラｌの撮影
素子等の画像面Ｃ上にスリット光投影像９に対応した見
個のスリット光撮影像が得られたとする。ここで、物体
４を説明の便宜上線状とし、物体４上のスリット光投影
像９の座標ｅ　Ｐｉ　　（Ｘ’ｐｉ　　ｅ　Ｙｃｐｉ　
　＊　Ｚｃｐｉ　）　　＋（ｉ＝１〜交）とし、各スリ
ット光投影像９に対応するスリット光撮影像の座標をそ
れぞれＩＩ　　（ＺＣｌｓ　　＊　ｙＣ＋＋　、　ｚＣ
＋ｔ　）　＋　（ｉ＝１〜文）とする、ここで、簡単に
するため画像面Ｃをｘｅｙｅ一平面に平行な平面ｚＣ＝
ｆ（一定、焦点距離）とする、そのとき、視線ＩＯを直
線Ｌ１　（＝ＯＣＩＩ）とすると、Ｌｉ　はで表わされ
る０点状のスリット光投影像９のひとつＰｉの三次元座
標は視線ｌＯである直線Ｌ１　とＰｌに対応するスリッ
ト光面ＭＩとの交点として求まる。

しかしながら、この時点では、各スリット光撮影像Ｉ＋
　　（ｉ＝１−４１）とマルチスリット光３によるスリ
ット光面Ｍｊとの対応付け、すなわち１１〜工　が物体
４表面上に照射されている何番目のスリット光面Ｍ１〜
Ｍ　に対応付けられるかは不明である。そこで、本発明
では、マルチスリット光３によるひとつのスリット光面
Ｍｉ　と一致するスリット光面Ｓをもつ基準スリット光
８をマルチスリット光３と時分割で照射する。ここで、
基準スリット光８による物体４上のスリット　　　　□
光投影像９の座標をｐｓ　　（ＸＣｐｓ　　ｅ　ＹＣｐ
ｔ　　＊ｚ　ｅ　ｐ　ｓ　）とし、そのスリット光投影
像９に対応する基準スリット光撮影像の座標をＺＳ　　
（ＺＣｌｓ　　ｅＶＣｌｓ　　＊　ＺＣｌｓ　）　ｔ　
ＺＣｌｓ　＝　ｆとする。そのとき視線Ｌｓ　　（＝Ｏ
ｃ　Ｉｓ　）はで表わされる０点状のスリット光投影像９であるＰ、は
、直線Ｌｓ　とＰＳに対応するスリット光面Ｓとの交点
として求まる。すなわち、（８）式からが得られ、これを（６）式へ代入し、ｚＣについてまと
めると、 ”ｈａ４ｃｏｓ　Ｏｓ　＋ｂ３ａ　ｓｉｎ　０ｇ　　−
（１０）より、ＺＣ＝Ｃｈｌｓ　ｃａｓ　θ、　　＋ｂ３ａ　ｓｉｎ　
Ｏｓ　）　／　ｇ・・・（ｌｌａ）これを（９）式へ代入して、ＩＣ＝（ｂ＋ａ　ｃｏｓθｓ　＋ｂｓｓ　ｓｉｎθｓ　
）　＊Ｃ■ｓ／ｆｇ・・・（ｉｉｂ）ｙＣ＝　（ｂ＋　４ｃｏｇθｓ　＋ｂｘｓ　ｓｉｎθｓ
　）　Ｆｒ５Ｃ／ｆｇ・・・（ｌｉｅ）が得られる。

ここで。

・・・　（１２）である、（ｌｌａ）乃至（ｌｌｃ）式（以下、単に（１
１）式という）、（１２）式がｐｓをカメラ直交座標系
によって表わしたものである。ところで、基準スリット
光８によるスリット光面Ｓは、マルチスリット光３によ
るスリット光面ＭのひとつＭｋと一致するのであるから
、マルチスリット光３によるスリット光撮影像１１　　
（ｉ＝１−！Ｌ）の・中に必ず基準スリット光撮影像Ｉ
、に相当するものが見つかるはずである。こうして、Ｉ
ｓ　によって特定されたスリット光撮影像をＩｒ　とす
ると、Ｉｒは基準スリット光８によるスリット光面Ｓと
対応付けられ、従ってマルチスリット光３によるスリッ
ト光面Ｍｋと対応付けられることになる。後は、マルチ
スリット光３の配置とスリット光撮影像の配列から１両
者間に入れ換えがないとし、Ｉｒ−＋がＭｋ−、、ｘｉ
−２がＭｋ−２−・−１１がＭｋ−ｒｆｌ　　と、また
Ｉ　ｉ＋ｒがＭｋ＋Ｉ　、Ｉｒ中２がＭ　ｋ、　２・・
・１ノ　がＭ　ｋ＋　７−　ｒ　と順次対応付けられる
。この対応関係から（１１）（１２）式において、　　
ＣｘＣｌ５　＊　！’Ｉｓ　ｌθ５）（７）代わりに、
ＰＩ　では（ｘＣｘｓ　ｔ　ｙ”ｓｓ　＊　０ｋ−ｒ＋
＋　）を・Ｐ２では（ＩＣ＋ｓ、テ０Ｉｓ　、　ｏｋ−
ｒ−２）を・・−ｐ、ではＣｘＣｕ　、　ｙ’ｔｔ　、
　Ｏｈ＋ｌｒ　）を代入することによって物体４のスリ
ット光投影像９のカメラ直交座標系による三次元座標を
求めることができるので、物体３の三次元計測が可能と
なる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（ｉ）計測装置の構成本発明に係る物体の三次元計測方法を実現する装置は１
例えば第３図に示すように構成される。

同図において、１はカメラであり、本実施例ではテレビ
カメラを用いる。１１はアナログ・デジタル変換器であ
り、１２は物体４表面を照射する通常照明である。１３
．１４はそれぞれマルチ長リット光源５と基準スリー２
ト光源６とからなる光源セットであり、物体４の配置に
応じて適宜選択して使用する。１５は画像プロセッサで
あり、物体４の輪郭を抽出するための濃淡画像処理部１
６と、線状の物体４の中心線を太さ１画素幅のラインを
抽出するための尾根点処理部１７と、局所的ピーク点を
抽出するための極点処理部１８と、デジタル信号を２値
化する２値化処理部１９と、画像間ＡＮＤ演算機能を有
する画像間ＡＮＤ演算部２０とからなる。尚、この画像
プロセッサ１５は、特願昭５８−０９１３０９号に示し
た装置に極点処理部１８と画像間ＡＮＤ演算部２０と付
加したものである。２１．２２は画像メモリであり、カ
メラ１の画像面Ｃに得られた画像を格納しておく装置で
ある。２３は線方向画像計算部であって、物体４の配置
に基づいて、相異なる向きをもつ２つの光源セラ）１３
と光源セット１４との選択するための計算を行なうもの
である。２４は対応付は計算部であり、マルチスリット
光３によるスリット光撮影像の中から基準スリット光８
による基準スリット光撮影像に相当するスリット光撮影
像を特定し、スリット光撮影像とスリット光面Ｍとの対
応付けの計算を行うものである。２５は距離計算部であ
り、（１１）（１２）式を用いて三次元座標の計算を行
うものである。２６．２７はバッファである。２９はＣ
ＰＵであり１以上の全装置と接続され、全装置の制御や
演算等を行うものである。

（ｔｉ）計測処理計測すべき物体として線状の物体を想定する。

まず、第１図に示すように、対象となる線状の物体４の
近くに、カメラ１、マルチスリット光源５、及び基準ス
リット光源６を固定配置する。マルチスリット光ｒＡ５
及び基準スリット光ｓ６は、それぞれ発明の基本原理に
述べたようなマルチでリット光３及び基準スリット光８
を照射し、物体４の位置に応じて、光源セット１３と光
源セット１４との中から選択されたものである。以下、
第４図の流れ図に従って説明する。物体４近くに配置さ
れた通常照明１２を点灯することにより物体４を照射す
る（４１）、但し、物体４と背景とを明確に区別するこ
とができる場合には点灯する必要はない０次に１通常照
明１２により照射された物体４をカメラ１としてのテレ
ビカメラで撮影し、物体４の輪郭を撮影素子等の画像面
Ｃ上にとらえる。その後、撮影された画像をアナログ番
デジタル変換器１１によって濃淡レベルを有するデジタ
ル信号に変換しくａＯ）、さらに該信号を画像プロセッ
サへ入力する０画像プロセッサ１５へ入力された信号は
、濃淡画像処理部１６で、第５図の流れ図に示すように
平滑化処理あるいはラプラシアン処理８１．又は平滑化
処理及びラプラシアン処理８２がなされる０次に、該信
号は尾根点処理部１７において尾根点処理８３がなされ
、さらに、２値化処理部１９によって２値化処理８４が
なされる。もし、物体４の中心線にひげ状ノイズが多く
存在するときは、ｚ値化処理８４後、雑音除去処理８５
を行ってノイズを除く。

以上述べた処理によって物体４の中心線を太さ１画素幅
のラインとして抽出し、画像３０として画像メモリ２１
への格納処理８６を行う（４２）、次に、得られたデー
タから線方向計算部２３によって線状の物体４の配置方
向を計算する。その方法は、まずカメラ直交座標系によ
って１画像面Ｃ上の物体４の始点Ｌ　ｓ　　（Ｘ　ｓ　
Ｃ＋ｙｓＣ）と終点Ｌｅ　　（Ｘｅ’　＋　ＹｅＣ）と
を求める。ここで扱う物体４はあまり複雑な形状でない
細長い線状部材とすれば、Ｌ＄とＬｅ　とから物体４の
配置方向を示す角度θが決まる。すなわち方向θはであ
る。これによって物体４の配置を示す方向ベクトル、１＝（ｃｏＳ　θ　、　ｓｉｎ　　θ）が求まる０次
に、この方向ベクトル文を用いて。

相異なる向きに配置された光源セラ）Ａ、Ｈの選択を行
う、その方法は、光源セット１３と光源セット１４との
スリット面の法線方向の方向ベクトルをそれぞれＳ＾　
、Ｓ８とするとき、内積算し１両者の大小を比較して内
積の絶対値の小さい方の光源セットを選択する（４３）
、これはマルチスリット光３に対してより多くのスリッ
ト光投影像９を得て計測分解能を向上させるためである
。但し、光源セット１３．１４のうち必ずしもどちらか
一方のみを選択しなくても１両方の光源セラ）１３．１
４を使って異なる方向から２回計測してもよい。

次に、通常照明１２を消し１選択した光源セット１３又
は光源セット１４の基準スリー２ト光源６を点灯して物
体４表面に基準スリット光８を照射する（４４）、ここ
で、基準スリット光８の作るスリット光面Ｓはマルチス
リット光３のひとつのスリット光面Ｍｋ　と予め一致さ
せておく、基準スリット光８によって物体４表面を横切
るようにして輝線７が引かれ、物体４表面上にはスリッ
ト光投影像９ができる。スリット光投影像９を含む輝線
７をカメラｌで撮影し、カメラ１の撮影素子等の画像面
Ｃ上に基準スリット光８によるスリット光投影像９に対
応した基準スリット光投影像３８を含む線画像３７を得
る。撮影された線画像３７は、第３図に示したアナログ
会デジタル変換器１１によって濃淡レベルを有するデジ
タル信号に変換され（９０）、さらに該信号を画像プロ
セッサ１５へ入力する０画像プロセッサ１５へ入力され
た信号は、濃淡画像処理部１６で、第６図の流れ図に示
すように、平滑化処理あるいはラプラシアン処理９１又
は平滑化処理及びラプラシアン処理９２がなされる１次
に、該信号は尾根点処理部１７において尾根点処理９３
がなされ、さらにｚ値化処理部１９で２値化処理９５が
なされ、基準スリット光８による線画像３７の中心線を
抽出し、画像３１として画像メモリ２２へ格納処理９６
をする（４５）、このとき、尾根点処理部１７による尾
根点処理９３の代わりに極点処理部１８による極点処理
９４を適用してもよい、この場合は、基準スリット光８
による線画像３７の中心線というより局所的ピークをも
つ点が抽出されることになる。特に、基準スリット光撮
影像３８が１画素として抽出される場合には、第８図に
示す統合処理が不要となり能率的である。

続いて、画像メモリ２１と画像メモリ２２とから同時に
画像データを読み出し、画像間ＡＮＤ演算部２０で画像
３０と画像３１とのＡＮＤ演算を行って、基準スリット
光撮影像３８を抽出する。

基準スリット光撮影像３８は、物体４が線状であっても
、一般に複数の点が集まった場合があり得る。そこで、
それらの座標をカメラ直交座標系でＢＪ　（ｘＣ、ｙＣ
）ｊ＝１−ｎと表わしバー２フア２６に格納しておく（
４６）、これらの処理の流れは第７図の１００から１０
２に示されている。

次に、基準スリット光源６を消して、マルチスリット光
源５を点灯する（４７）、マルチスリット光３によるス
リット光撮影像３９の抽出も基準スリット光８による基
準スリット光撮影像３８の抽出と同様な処理をする。そ
の処理の流れは、第４図４７から５０までに記述されて
おり、基準スリット光８の場合の４４から４７までに対
応している。すなわち、マルチスリット光３によって物
体４表面を横切るようにして複数の輝線７が引かれ、物
体４表面上には複数のスリット光投影像９ができる。複
数のスリット光投影像９を含む複数の輝線７をカメラｌ
で撮影し、カメラ１の撮影素子等の画像部Ｃ上にマルチ
スリット光３による複数のスリット光投影像９に対応し
た複数のスリット光撮影像３９を含む複数の線画像３７
を得る。撮影された線画像３７は、基準スリット光８の
場合と同様に処理されマルチスリット光３による線画像
３７の中心線を抽出し１画像３３として画像メモリ２２
へ格納処理９６を行う（４８）　。

続いて、画像メモリ２１と画像メモリ２２とから同時に
画像データを読み出し、画像間ＡＮＤ演算部２０で画像
３ｏと画像３３とのＡＮＤ演算を行って、複数のスリッ
ト光撮影像３９を抽出する。各々のスリット光撮影像３
９は、物体４が線状であっても、一般に複数の点が集ま
ったものであり、得られたスリット光撮影像３９の座標
をカメラ直交座標系でｃｋ　（ｘＣ、ｙＣ）、に＝１〜
にと表わしバッファ２７に格納する（４９）。

尚、基準スリット光８の場合に行われた他の処理につい
てはマルチスリット光３の場合においても同様に対応す
る処理を行う、その後、マルチスリット光源５を消す（
５０）。

さらに、スリット光撮影像３９間に入れ換えがないと仮
定し、マルチスリット光３による複数のスリット光撮影
像３９の中から基準スリット光８の基準スリット光撮影
像３８に対応するスリット光撮影像３９を特定する。そ
のために、対応付は計算部２４によって、第８図に示す
ような対応付は処理を行う、まず、基準スリット光撮影
像３８の位置座標のデータＢｑ　　（ｘＣ、ｙｃ）。

ｊ＝１〜ｎの平均Ｂ　（ｘ　、　ｙ）をとって、基準ス
リット光撮影像３８の座標を代表させる（６１）　、す
なわち、である。

次に、この基準スリット光撮影像３８と、マルチスリッ
ト光３による各スリット光撮影像３９との距離と方向と
を求める（６２）。すなわち、画像面Ｃ上の距＃ｄｋと
角度ηにとは、それぞれｄｂ＝ｌｃｋ　（ｘＣ、ｙＣ）
−Ｂ（ｘＣ、ｙＣ）ｌｋ＝１〜にである。続いて、Ｃｋ　（ｘＣ、ｙＣ）をｄｋの小さい
方から並べ換え、それをＤｋ　（ｘＣ、ｙＣ）とする（
６３）、Ｉ）＋　　（ｘＣ、ｙＣ）において、Ｄｋがあ
る距ｇＩｒよりも小さいものをクラスＯとする（６５）
、次にηにの符号が正のものに対して特願昭５８−２３
５８９８号のクラスタ方式によってクラス分けをし、Ｂ
（ｘＣ，ｙＣ）に近いクラスから１．２．３・・・とす
る（６８）、同様に、ηにの符号が負のものに対しても
同様な処理をして、Ｂ（ｘＣ、ｙＣ）に近いクラスから
−１，−２，−３・・・とする０尾根点処理９３を行っ
た場合には、スリット光撮影像３９が数画素の大きさで
抽出されることがあるので同一クラス内の平均をとり代
表させる（６９）、それらをＥ９　　（ｘＣ、ｙＣ）　
　、ｐ＝ｔ〜文とする。

極点処理９４を行って、各スリット光撮影像３９が１画
素で抽出される場合には平均値を求める必要はない−Ｅ
ｐ　　（ＸＣｔ　ｙＣ）をクラスの小さい方から並べ換
える（７０）、このとき、ｐ＝ｒがクラス０であったと
すると、Ｅｒ（ｘＣ。

ｙＣ）が基準スリット光撮影像３８に相当することにな
り、この処理によってスリット光撮影像３９の中から基
準スリット光撮影像３８に対応するものが特定されたこ
とになる。したがって、基準スリット光８によるスリッ
ト光面Ｓの照射角θ、はに番目のマルチスリット光３に
よるスリット光面Ｍｋと一致しているので、Ｅｒ　　（
ｘＣ。

ｙＣ）はθにと対応付けられることになる。すると、そ
の他のスリット光撮影像３９についても、入れ換えがな
いとすると、ＥｒＩＩ　（ｘＣ９ｙＣ）がθに＋ｌ　、
　Ｅｒｒ２　　（Ｘ　Ｃ９ＶＣ）がθｌ（，２，＋＋＋
ＥＪ　（Ｘ　　ｃ、　ｙＣ）がθに、ｊ−ｒ　、同様に
Ｅｒ−１（ｘ　ｃ、　ｙＣ）がθｈ−１．ｌ−２（ｘ　
Ｃ。

ｙ’）がθに−２＋　”・Ｅ（Ｘ　　’　−ｙ　’　）
がθに−ｒ＋１　にそれぞれ対応付けられる（７１）、
尚、以上では簡単のため、カメラ直交座標系で、画像面
Ｃ上の座標を表現したが、一般には、画像面Ｃ上に画像
面座標系を設定し、その座標で表現してもよい、その場
合には、画像面座標系をカメラ直交座標系に変更する処
理７２が必要となる。こうして、特定されたスリット光
撮影像３９と他のスリット光撮影像３９との相対的な位
置関係に基づいて各スリット光撮影像３９とマルチスリ
ット光３の各スリット光面Ｍｊ　とを対応付けることに
なる（５１）　、こうして求めた各画像面Ｃ上のスリッ
ト光撮影像３９の座標と角度とを発明の基本原理に述べ
た（１１）式と（１２）式の（Ｘ’　＋ｓ　＋　Ｉ’　
ＣＩｓ　　＊　ＯＳ　）に代入すると共に、予めカメラ
座標系とマルチスリット及び基準スリット座標系との関
係をキャリブレーション等で求めた上で（（１）式のｈ
＋ｊ　（ｉ、ｊ＝１〜４）を求める）、スリット光投影
像９の座標と座標間の距離とを求めることができる（７
３．５２）ので、物体４の三次元計測がされることにな
る。

尚、本実施例では、物体４を線状として考えたが、物体
４は線状の場合に限らず、一般の立体の場合にも適用す
ることができる。この際、物体上のスリット光投影像が
線状のものとして処理される（実施例では点状のものと
して処理された）。

１ｉｉ）他の実施例上記実施例ではマルチスリット光面とそのスリット光撮
影像との対応付けを、マルチスリー／　ト光源とは別の
基準スリット光源を用いることによって行ったが、マル
チスリット光源の前面にシャッタを設け、シャッタによ
って基準スリット光のみの照射とマルチスリット光全体
の照射とを時分割的に実現してもよい、また、マルチス
リット光中で基準スリット光に対応するものを他と異な
る波長をもつ光としてもよい０例えば、基準スリット光
に対応するものをブルー、他をレッドとして照射し、カ
ラーのＴＶ右カメラ使って、まずブルーのみを処理して
基準スリット光撮影像を抽出し、次にレッドとブルーを
一緒に処理してマルチスリット光撮影像を抽出してもよ
い。

〔発明の効果〕

以り説明してきたように、本発明によれば、マルチスリ
ット光と基準スリット光とを物体に照射し、その際、得
られる画像及び各スリット光間の関係に基づいて当該物
体の三次元計測を行うことができる。従って、本発明に
係る方法を実施する装置ではカメラ１台で物体の計測が
可能となり、その処理も簡単なものとなる。また、本発
明では、物体上の投影像のみに着目しているため、背景
とのコントラスト、背景の凹凸等に全く依存せずに計測
することができるため、配線の自動化等に広く適用する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の基本原
理図、第３図は本発明に係る実施例の全体構成図、第４
図は本発明に係る実施例の処理の流れ図、第５図は物体
輪郭抽出処理の流れ図、第６図は基準スリット光または
マルチスリット光による線画像抽出処理の流れ図、第７
図は基準スリット画像またはスリット光撮影像抽出処理
の流れ図、第８図は対応性は計算処理の流れ図、第９図
は従来の物体の三次元計測方法に係る空間配置図、第１
０図はカメラ１，２の撮影した画像を示す図である。１．２・・・カメラ　　　　　３・・・マルチスリット
光４・・・物体　　　　　　　　５・・・マルチスリッ
ト光源６・・・基準スリット光源　　８・・・基準スリ
ット光９・・・スリット光投影像３８・・・基準スリット光撮影画３９・・・スリット光撮影像５（マルチスリット光看、）本発明Ｉ）原ｊｔ比鳴閃第１［第２図物イ本輪野抽払処理の流に図＋：ＪＰＪ祿五痕柚工延メ里の花れ図基、準スソット光Ｊゑ禾）椿よ氏１工入り・トん楊Ｊ多
イＥ抽、を処理のり丸れ図第７図従来り物体の二次光計５ヌ・Ｊ万ンムリ免関配Ｉ同第　
９　図

Claims

【特許請求の範囲】所定の座標系において配置が予め設定された複数のスリ
ット光面を有するマルチスリット光を物体表面に照射す
る一方、上記マルチスリット光のひとつのスリット光面と一致す
るスリット光面を有した所定の基準スリット光を同物体
表面に照射し、上記物体表面上のマルチスリット光によるスリット光投
影像に対応した複数のスリット光撮影像と同物体表面上
の基準スリット光によるスリット光投影像に対応した基
準スリット光撮影像とを所定画像面上にて得る一方、上記複数のスリット光撮影像から基準スリット光撮影像
に対応するスリット光撮影像を特定し、その複数のスリ
ット光撮影像間に入れ換えがないとして、この特定され
たスリット光撮影像と他のスリット光撮影像との相対的
な位置関係に基づいて各スリット光撮影像とマルチスリ
ット光の各スリット光面とを対応付けると共に、当該各スリット光撮影像の相対的な位置関係と各スリッ
ト光撮影像に対応付けられたスリット光面とに基づいて
当該物体の上記座標系における空間的配置を計測するよ
うにした物体の三次元計測方法。