JP5576726B2 - 三次元計測装置、三次元計測方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出するための三次元計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置されたパターンの反射パターン光を第1の画像データとして撮像し、当該パターンの明部と暗部とが反転したパターンの反射パターンを第2の画像データとして撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データに含まれる第1の輝度値および前記第2の画像データに含まれる第2の輝度値に基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定手段と、
前記第1の輝度値の勾配を表す第1の輝度勾配と、前記第2の輝度値の勾配を表す第2の輝度勾配とに基づいて前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
を備えることを特徴とする。
パターン光を対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターン光から前記対象物体の三次元形状情報を算出するための三次元計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置された縞パターン光の反射パターン光を第1の画像データとして撮像し、全てが明部である全照明パターン光の反射パターン光を第2の画像データとして撮像し、全てが暗部である全消灯パターン光の反射パターン光を第3の画像データとして撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データと前記第2の画像データと前記第3の画像データとに基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定手段と、
前記第2の画像データおよび前記第3の画像データと、前記第1の画像データの輝度勾配から、前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
を備えることを特徴とする。
図4を参照して、本発明に係る三次元形状測定装置の基本構成概略図について説明する。三次元計測装置は、明部と暗部が交互に配置された縞パターン光を被写体407に投影するプロジェクタ402と、縞パターン光が投影された被写体407(対象物体)の反射パターン光を撮像するカメラ403と、種々の演算を実行する計算処理部41を備える。計算処理部41は、縞パターン光の投影や撮像を指示し、撮像された画像データを計算処理する。
各点の座標をそれぞれ点55(Xa,Ya)、点56(Xb,Yb)、点57(Xa,Yd)、点58(Xb,Yc)とする。そして、線分500と線分501との交点を点59(Px,Py)と置く。
式(1)及および式(2)から線分500を通る直線の式は、式(3)のように表される。
同様に、線分501を通る直線の式は、式(3)のように表される。
式(3)及および式(4)から点59の座標(Px,Py)は、式(5)及および式(6)のように表される。
本実施形態では、ポジティブパターンと均一光量の均一パターン光を用いる空間符号化法の信頼度算出方法について説明する。
3と求まる。また、s+1番目の点610と点612の平均値は点614と求まる。そこで点607と点608、点613と点614をそれぞれ直線で結び、その交点615の水平座標を求める。このようにして境界位置N´を算出できる。ここで信頼度は2直線の交わりで形成される角度θと定義する。第1実施形態と同様に、角度θは式(9)で求めることができる。なお、信頼度は角度θではなく、輝度勾配、すなわち境界位置での傾きとしてもよい。
第3実施形態では、明暗領域の反転位置の近傍における画素を選択した場合の信頼度算出方法について説明する。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (14)
- パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出するための三次元計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置されたパターンの反射パターン光を第1の画像データとして撮像し、当該パターンの明部と暗部とが反転したパターンの反射パターンを第2の画像データとして撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データに含まれる第1の輝度値および前記第2の画像データに含まれる第2の輝度値に基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定手段と、
前記第1の輝度値の勾配を表す第1の輝度勾配と、前記第2の輝度値の勾配を表す第2の輝度勾配とに基づいて前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
を備えることを特徴とする三次元計測装置。 - 前記信頼度算出手段は、前記信頼度を、前記第1の輝度勾配に対応する直線と、前記第2の輝度勾配に対応する直線とのなす角度に基づき算出すること特徴とする請求項1に記載の三次元計測装置。
- 前記決定手段は、前記第1の輝度値の変化を表す線と、前記第2の変化を表す線とが交わる画素の位置を前記境界位置として決定することを特徴とする請求項1または2に記載の三次元計測装置。
- パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出するための三次元計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置されたパターンが対象物体で反射された反射パターンを第1の画像データとして撮像し、当該パターンの明部と暗部とが反転したパターンが前記対象物体で反射された反射パターンを第2の画像データとして撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データに含まれる第1の輝度値および前記第2の画像データに含まれる第2の輝度値に基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定手段と、
前記第1の輝度値の変化を表す第1の輝度線と、前記第2の輝度値の変化を表す第2の輝度線とに基づいて前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
を備えることを特徴とする三次元計測装置。 - 前記信頼度算出手段は、前記信頼度を、前記第1の輝度線と、前記第2の輝度線とのなす角度に基づき算出すること特徴とする請求項4に記載の三次元計測装置。
- 前記決定手段は、前記第1の輝度値の変化を表す第1の輝度線と、前記第2の輝度値の変化を表す第2の輝度線とが交わる画素の位置を前記境界位置として決定することを特徴とする請求項4または5に記載の三次元計測装置。
- パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出するための三次元計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置されたパターンの反射パターンを第1の画像データとして撮像し、全てが明部である全照明パターンの反射パターンを第2の画像データとして撮像し、全てが暗部である全消灯パターンの反射パターンを第3の画像データとして撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データに含まれる輝度値の変化を表す第1の輝度線と、前記第2の画像データに含まれる輝度値および前記第3の画像データに含まれる輝度値の平均を取った平均輝度値の変化を表す第2の輝度線とに基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定手段と、
前記第1の輝度線および前記第2の輝度線に基づき前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
を備えることを特徴とする三次元計測装置。 - 前記信頼度算出手段は、前記信頼度を前記第1の輝度線と、前記第2の輝度線とのなす角度に基づき算出することを特徴とする請求項7に記載の三次元計測装置。
- 前記信頼度算出手段は、前記境界位置における輝度値を第2の信頼度として更に算出し、
前記第2の信頼度が閾値以上である場合に、前記境界位置に対応する位置を表示手段に表示することを禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の三次元計測装置。 - 前記三次元計測装置は、前記パターンを被写体に投影する投影手段を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の三次元計測装置。
- パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出する三次元計測方法であって、
撮像手段が、明部と暗部とが交互に配置されたパターン光の反射パターンを第1の画像データとして撮像し、当該パターンの明部と暗部とが反転したパターンの反射パターンを第2の画像データとして撮像する撮像工程と、
決定手段が、前記第1の画像データに含まれる第1の輝度値および前記第2の画像データに含まれる第2の輝度値に基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定工程と、
信頼度算出手段が、前記第1の輝度値の勾配を表す第1の輝度勾配と、前記第2の輝度値の勾配を表す第2の輝度勾配とに基づいて前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出工程と、
を有することを特徴とする三次元計測方法。 - パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出する三次元計測方法であって、
撮像手段が、明部と暗部とが交互に配置されたパターンが対象物体で反射された反射パターンを第1の画像データとして撮像し、当該パターンの明部と暗部とが反転したパターンが前記対象物体で反射された反射パターンを第2の画像データとして撮像する撮像工程と、
決定手段が、前記第1の画像データに含まれる第1の輝度値および前記第2の画像データに含まれる第2の輝度値に基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定工程と、
信頼度算出手段が、前記第1の輝度値の変化を表す第1の輝度線と、前記第2の輝度値の変化を表す第2の輝度線とに基づいて前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出工程と、
を有することを特徴とする三次元計測方法。 - パターンを対象物体に投影し、前記対象物体により反射された反射パターンから前記対象物体の三次元形状情報を算出する三次元計測方法であって、
撮像手段が、暗部と明部とが交互に配置されたパターンの反射パターンを第1の画像データとして撮像し、全てが明部である全照明パターンの反射パターンを第2の画像データとして撮像し、全てが暗部である全消灯パターンの反射パターンを第3の画像データとして撮像する撮像工程と、
決定手段が、前記第1の画像データに含まれる輝度値の変化を表す第1の輝度線と、前記第2の画像データに含まれる輝度値および前記第3の画像データに含まれる輝度値の平均を取った平均輝度値の変化を表す第2の輝度線とに基づき、前記明部と前記暗部との境界位置を決定する決定工程と、
信頼度算出手段が、前記第1の輝度線および前記第2の輝度線に基づき前記境界位置の正確性を示す信頼度を算出する信頼度算出工程と、
を有することを特徴とする三次元計測方法。 - 請求項11乃至13のいずれか1項に記載の三次元計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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