JP2000146543A - Three dimensional shape measuring device, method and record medium - Google Patents
Three dimensional shape measuring device, method and record mediumInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元形状測定装
置、方法及びこの方法を実行するためのプログラムを記
録した記録媒体に関し、特に位相シフト法に基づく、位
相の接続関係を容易に決定し、かつ従来より短い時間で
実行可能な３次元形状の測定に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a three-dimensional shape and a recording medium on which a program for executing the method is recorded. The present invention relates to a three-dimensional shape measurement that can be performed in a shorter time than in the related art.
【０００２】[0002]
【従来の技術】非接触で対象物体の３次元構造を測定す
る手法はこれまで数多く提案されている。その中のひと
つである位相シフト法に基づく３次元形状測定装置を、
文献「縞走査を導入した格子パターン投影法（第２
報）」、１９９２年７月、精密工学会誌、５８−７、１
１７３〜１１７８頁（以下、文献１という）に基づいて
説明する。本文献に記載の３次元形状測定装置は、外観
的には後述する本発明の第１の実施の形態で用いられる
ものと実質的に同一である。2. Description of the Related Art Many methods for measuring the three-dimensional structure of a target object without contact have been proposed. One of them is a three-dimensional shape measuring device based on the phase shift method.
The document “Grating pattern projection method using fringe scanning (No. 2
Bulletin), July 1992, Journal of the Japan Society of Precision Engineering, 58-7, 1
The description will be made based on pages 173 to 1178 (hereinafter referred to as reference 1). The three-dimensional shape measuring apparatus described in this document is substantially the same in appearance as that used in the first embodiment of the present invention described later.
【０００３】パターン投射器１は、輝度値が空間的に正
弦波変調された光パターンを測定対象物体２へと投射す
る。パターン投射器１は、光源１１、位相格子１２、格
子駆動装置１３から構成されており、位相格子１２には
軸ｘ方向に沿って正弦波状に光の透過率が変わるよう
に、正弦波濃淡パターンを描画したフィルムが用いられ
ている。A pattern projector 1 projects a light pattern whose luminance value is spatially sinusoidally modulated onto an object 2 to be measured. The pattern projector 1 includes a light source 11, a phase grating 12, and a grating driving device 13. The phase grating 12 has a sinusoidal shading pattern such that the light transmittance changes sinusoidally along the axis x direction. Is used.
【０００４】位相格子１２は、格子駆動装置１３によっ
て軸ｘ方向に駆動できるようになっており、計測対象物
体２へ投射する光パターンをずらすことができる。物体
表面上の点Ｐに着目すると、パターン投射器１から本点
Ｐへ投射される光強度ＥＰ（ｔ）は、数式５で表すこと
ができる。[0006] The phase grating 12 can be driven in the direction of the axis x by a grating driving device 13, and can shift the light pattern projected on the measurement object 2. Focusing on the point P on the object surface, the light intensity E P (t) projected from the pattern projector 1 to the main point P can be expressed by Expression 5.
【０００５】[0005]
【数５】 (Equation 5)
【０００６】ここで、Ａは光パターン投射器１から点Ｐ
へ投射される光強度の最大値の１／２の値、φは位相格
子１２が初期位置にある時に、光源１１と点Ｐを結ぶ直
線と位相格子１２の交点が持つ位相値、ｔは格子駆動装
置１３によって格子をずらした移動量を位相で表したも
のである。したがって、本点Ｐをカメラ３で撮影した時
に得られる画像の輝度ＩＰ（ｔ）は、数式６で表すこと
ができる。Here, A is a point P from the light pattern projector 1.
Is the half value of the maximum value of the light intensity projected to the light source, φ is the phase value of the intersection of the straight line connecting the light source 11 and the point P and the phase grating 12 when the phase grating 12 is at the initial position, and t is the grating value. The movement amount of shifting the grating by the driving device 13 is represented by a phase. Therefore, the luminance I P (t) of the image obtained when the main point P is photographed by the camera 3 can be expressed by Expression 6.
【０００７】[0007]
【数６】 (Equation 6)
【０００８】ここで、Ｉｐ ｂｉａｓはバイアス項、Ａ’
は画像上での正弦波パターンの輝度振幅である。Here, I p bias is a bias term, A ′
Is the luminance amplitude of the sine wave pattern on the image.
【０００９】コンピュータ４によって、格子駆動装置１
３を制御し適当な位相分ずつ駆動しながらその度毎にカ
メラ３によって撮影される画像を取り込むことにより、
１周期分の画像系列を撮影する。例えば、文献１に記載
されている例では、格子駆動装置１３を１／４周期ずつ
駆動し、ｔ＝０，π／２，π，３π／２での４枚の画像
系列を撮影する。すると、数式７によって本画像系列か
ら各画素に対応する対象物体２上の測定点Ｐに投射され
る光パターンの位相φを求めることができる。[0009] The grid driving device 1 is controlled by the computer 4.
By controlling the camera 3 and driving it by an appropriate phase each time, by taking in an image taken by the camera 3 each time,
An image sequence for one cycle is photographed. For example, in the example described in Literature 1, the grating driving device 13 is driven every ４ cycle to capture four image sequences at t = 0, π / 2, π, and 3π / 2. Then, the phase φ of the light pattern projected on the measurement point P on the target object 2 corresponding to each pixel can be obtained from the main image sequence by Expression 7.
【００１０】[0010]
【数７】 (Equation 7)
【００１１】しかし、数式７の計算では、ｔａｎ−１が
周期２πの周期関数であるために位相φは周期の整数倍
の不定性を残してしか求められない。これは、位相が周
期の整数倍だけ異なる位置に対応する点に投射される光
パターンは全て同じになることと対応している。However, in the calculation of Equation 7, since tan- 1 is a periodic function having a period of 2π, the phase φ can be obtained only with an indeterminacy of an integral multiple of the period. This corresponds to the fact that the light patterns projected at points corresponding to positions where the phases differ by an integral multiple of the period are all the same.
【００１２】また、文献「縞走査を導入した格子パター
ン投影法」、１９８９年１０月、精密工学会誌、５５−
１０、１８１７〜１８２２頁（以下、文献２という）に
は、この周期の整数倍の不定性を除くために、次のよう
にして位相接続を行う方法が記載されている。[0012] Also, a document "Grating pattern projection method using fringe scanning", October 1989, Journal of Precision Engineering, 55-
10, pages 1817 to 1822 (hereinafter referred to as reference 2) describe a method of performing phase connection as follows in order to eliminate uncertainty of an integral multiple of this period.
【００１３】まず、全ての点について数式７の計算によ
り−πからπの範囲で位相φを計算する。次に、基準と
なる点を決定し、その点の位相をゼロとし、隣り合う画
素間で位相が２πの８０％程度変化したときに２πを加
減算することで、周囲の点の位相を順次計算していく。
そして、φが求まれば、パターン投射器１からの点Ｐの
見込み角を求めることができ、また、点Ｐの画像の座標
（ｘ，ｙ）からカメラ３からの見込み角も求められるの
で、三角測量の原理によって点Ｐの３次元座標を計算す
ることができる。First, the phase φ is calculated for all the points in the range of -π to π by the calculation of Equation (7). Next, a reference point is determined, the phase of that point is set to zero, and the phase of surrounding points is sequentially calculated by adding or subtracting 2π when the phase changes by about 80% of 2π between adjacent pixels. I will do it.
Then, if φ is obtained, the expected angle of the point P from the pattern projector 1 can be obtained, and the expected angle from the camera 3 can be obtained from the coordinates (x, y) of the image of the point P. The three-dimensional coordinates of the point P can be calculated according to the principle of triangulation.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による３次元形状の計測によっては、単一の測定デ
ータにおいては、位相の接続がうまくできない場合があ
った。すなわち、物体形状の奥行き方向の変化が大きい
部分や不連続がある部分で位相の接続に失敗し、正しい
３次元形状データが求まらない場合が生ずるという問題
点があった。However, depending on the measurement of the three-dimensional shape according to the above-mentioned conventional example, there is a case where the connection of the phases cannot be properly performed in a single measurement data. In other words, there has been a problem that phase connection fails at a portion where the change in the depth direction of the object shape is large or at a portion where there is discontinuity, and correct three-dimensional shape data may not be obtained.
【００１５】例えば、図３の（＊）の部分のように、対
象物体の形状が奥行き方向に急激に変化している部分が
あると、隣り合う画素間で位相が急激に変化し、図３
（ｂ）の（＊）のように２つのピークがつながって測定
されてしまう。このような場合、本来ここで２πを加算
すべきであるのにそれがなされず正しい位相が求まらな
くなる。For example, if there is a portion where the shape of the target object changes abruptly in the depth direction, as in the portion indicated by (*) in FIG. 3, the phase changes abruptly between adjacent pixels.
As shown by (*) in (b), two peaks are connected and measured. In such a case, although 2π should be added here, this is not performed, and a correct phase cannot be obtained.
【００１６】このような場合には、より長い周期のパタ
ーンを投影し、図３（ｃ）のように大局的な構造を得て
おきそれを参照することで解決できる。図３の例では
（ｃ）は２倍の周期での位相であるので（ｂ）に比べて
位相の変化量は１／２になる。従って、（＊）の部分で
の位相の変化も正しく測定することができる。長い周期
のパターンを用いれば、それだけ大きい形状変化に対応
できることになるが、長い周期の光パターンを用いて測
定を行うと位相の測定精度は低下する。In such a case, the problem can be solved by projecting a pattern having a longer period, obtaining a global structure as shown in FIG. 3C, and referring to it. In the example of FIG. 3, (c) is a phase with a double cycle, and the amount of change in the phase is １ ／ compared to (b). Therefore, the phase change at the portion (*) can be measured correctly. If a pattern having a long cycle is used, it is possible to cope with a larger change in shape. However, if measurement is performed using an optical pattern having a long cycle, the measurement accuracy of the phase decreases.
【００１７】図８に同じ光パターン強度差ΔＩに対応す
る基本周期での位相差Δφ１と２倍周期での位相差Δφ
２を示す。測定される光パターン強度の差ΔＩに対する
位相の差Δφはパターンの周期が長い程小さくなるた
め、それだけ分解能が低下することになる。図８の例で
は周期が２倍になると分解能が１／２になることが分か
る。したがって、同じ測定精度を保つためには基本の周
期の光パターンでの位相と長い周期の光パターンでの位
相の両方を測定する必要がある。従って、測定精度を保
ちつつ、位相接続を確実に行うためには、もともとの周
期の正弦波パターンと、より長い周期のパターンの両方
について測定を行わなければならない。FIG. 8 shows a phase difference Δφ 1 in the basic period and a phase difference Δφ in the double period corresponding to the same light pattern intensity difference ΔI.
2 is shown. Since the phase difference Δφ with respect to the measured light pattern intensity difference ΔI decreases as the pattern period increases, the resolution decreases accordingly. In the example of FIG. 8, it can be seen that the resolution is reduced to と when the period is doubled. Therefore, in order to maintain the same measurement accuracy, it is necessary to measure both the phase in the light pattern having the basic period and the phase in the light pattern having the long period. Therefore, in order to surely perform the phase connection while maintaining the measurement accuracy, it is necessary to measure both the sine wave pattern having the original cycle and the pattern having the longer cycle.
【００１８】これを行うためには、２つのパターンの位
相格子を用意して取り換えるか、または、図９に示した
ように位相格子に複数のパターンを印刷しておき、２つ
のパターンを連続して投射したり（図９（ａ））、新た
な駆動装置を付加する（図９（ｂ））などの手段を用い
てパターンを切替える方法が考えられる。しかし、これ
らの手法は測定時間が長くなることや、装置が複雑にな
るために精度の低下をまねくことなどの問題があった。In order to do this, two patterns of phase gratings are prepared and replaced, or a plurality of patterns are printed on the phase grating as shown in FIG. 9 (a), and a method of switching the pattern using means such as adding a new driving device (FIG. 9 (b)). However, these methods have problems such as an increase in measurement time and a decrease in accuracy due to a complicated apparatus.
【００１９】なお、文献１、文献２の他に、特開平９−
２１６２０号公報には、カラーカメラを用い、撮影した
画像を処理して分離した色成分毎の毎の変形格子画像か
ら物体の形状を測定する３次元形状測定方法が開示され
ている。この方法では、カラー液晶パネルに任意の色と
強度をもつパターンを表示し、そのパターンに基づくパ
ターン光をプロジェクタから投射し、カラーカメラで撮
影されたカラー画像を色分離することが必要となってい
る。In addition to the documents 1 and 2, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 21620 discloses a three-dimensional shape measurement method for measuring the shape of an object from a deformed grid image for each color component obtained by processing a captured image using a color camera. In this method, it is necessary to display a pattern having an arbitrary color and intensity on a color liquid crystal panel, project a pattern light based on the pattern from a projector, and perform color separation on a color image captured by a color camera. I have.
【００２０】すなわち、この３次元形状測定方法では、
カラー液晶パネルを用いなければならないので、そのた
めの装置を製造するのにコストがかかり、また、撮影さ
れたカラー画像を色分離しなければならなかったため、
画像の処理が複雑になるという問題点があった。That is, in this three-dimensional shape measuring method,
Since a color liquid crystal panel had to be used, it was costly to manufacture a device for that, and since color images taken had to be color-separated,
There is a problem that image processing becomes complicated.
【００２１】本発明の目的は、位相の接続関係を容易に
決定することができ、しかも従来よりも短い測定時間し
か要しない３次元形状測定装置、方法及び記憶媒体を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring apparatus, a method and a storage medium which can easily determine the connection relation of phases and require a shorter measuring time than the conventional one.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる３次元形状測定装置
は、複数の正弦波を足し合わせた信号で、前記複数の正
弦波がそれぞれ最も周期の短い正弦波の整数倍の周期を
有する信号によって表される強度変化を有する光パター
ンを計測対象物に投射する光投射手段と、前記光投射手
段からの光パターンが投射された計測対象物の画像を撮
影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段によって撮影
された画像に基づいて、前記複数の正弦波のそれぞれの
位相を計算する位相計算手段と、前記位相計算手段によ
って計算された各位相を、対応する正弦波の周期の長い
ものから順番により周期が長い正弦波の位相を参照しな
がら、接続していく位相接続手段と、前記位相接続手段
によって接続された位相と、前記光投射手段及び前記画
像撮影手段との位置関係と、前記画像撮影手段によって
撮影された画像中の各画素の位置とに基づいて、前記計
測対象物の形状を求める形状算出手段とを備えることを
特徴とする。In order to achieve the above object, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first aspect of the present invention comprises a signal obtained by adding a plurality of sine waves, each of the plurality of sine waves being a signal. A light projecting means for projecting a light pattern having a change in intensity represented by a signal having a cycle of an integral multiple of a sine wave having the shortest cycle onto a measurement target, and a measurement target on which the light pattern from the light projection means is projected Image photographing means for photographing an image of an object, phase calculating means for calculating a phase of each of the plurality of sine waves based on the image photographed by the image photographing means, and each phase calculated by the phase calculating means. The phase connecting means for connecting the phases while referring to the phase of the sine wave having a longer cycle in order from the corresponding one having the longer cycle of the sine wave, and the phase connected by the phase connecting means. And a shape calculating unit that calculates the shape of the measurement target based on a positional relationship between the light projecting unit and the image capturing unit, and a position of each pixel in an image captured by the image capturing unit. It is characterized by having.
【００２３】上記３次元形状測定装置では、複数の周波
数の異なる正弦波を足し合わせた信号で表される強度変
化を有する光パターンを計測対象物へ１回照射すれば、
それぞれの周波数に対応する位相を求めることができ
る。このように、光パターンの照射回数が１回で済むの
で、３次元形状の測定を高速に行うことができる。In the above three-dimensional shape measuring apparatus, a light pattern having an intensity change represented by a signal obtained by adding a plurality of sine waves having different frequencies is irradiated once on the object to be measured.
The phase corresponding to each frequency can be obtained. As described above, since the number of times of light pattern irradiation is only one, the measurement of the three-dimensional shape can be performed at high speed.
【００２４】また、上記３次元形状測定装置では、位相
の接続は、周期の長いものから順番により周期が長い正
弦波の位相を参照しながら行っていくので、位相接続を
確実に行うことが可能となる。In the three-dimensional shape measuring apparatus, phase connection is performed by referring to the phase of a sine wave having a longer cycle in order from the one having the longer cycle, so that the phase connection can be reliably performed. Becomes
【００２５】上記３次元形状測定装置において、前記光
投射手段は、たとえば、所定の輝度の光を発する光源
と、前記複数の正弦波を重ね合わせた信号によって表さ
れる強度変化に対応する濃淡パターンを有する位相格子
と、前記位相格子を駆動する駆動手段とを備え、前記駆
動手段によって駆動される位相格子を介して前記光源か
らの光を前記計測対象物に投射するものとすることがで
きる。In the above three-dimensional shape measuring apparatus, the light projecting means may include, for example, a light source emitting light of a predetermined luminance and a light and shade pattern corresponding to an intensity change represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves. And a driving unit for driving the phase grating, and the light from the light source is projected on the measurement object via the phase grating driven by the driving unit.
【００２６】このように光照射手段の構成として位相格
子を含めた場合には、この３次元形状測定装置では、異
なる濃淡パターンを有する位相格子を複数用意して、そ
れを取り替えたり、特殊な駆動手段を用意したりする必
要がない。When the light irradiation means includes a phase grating as described above, this three-dimensional shape measuring apparatus prepares a plurality of phase gratings having different shading patterns, replaces them, or performs special driving. There is no need to provide any means.
【００２７】また、前記光投射手段は、所定の輝度の光
を発する光源と、前記複数の正弦波を重ね合わせた信号
によって表される強度変化に対応して光の透過率を変化
させる光透過手段とを備え、前記光透過手段を介して前
記光源からの光を前記計測対象物に投射するものとする
こともできる。Further, the light projecting means includes a light source for emitting light having a predetermined luminance, and a light transmitting means for changing a light transmittance corresponding to a change in intensity represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves. Means for projecting light from the light source to the measurement object via the light transmitting means.
【００２８】さらには、前記光投射手段は、前記複数の
正弦波を重ね合わせた信号によって表される強度変化で
発光する発光素子を備え、前記発光素子が発した光を前
記計測対象物に投射するものとすることもできる。Further, the light projecting means includes a light emitting element which emits light with an intensity change represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves, and projects the light emitted by the light emitting element onto the object to be measured. It can also be done.
【００２９】このように光投射手段の構成として、光源
と光透過手段とを組み合わせたものや、発光素子を適用
することによって、光パターンの強度変化を容易に制御
することが可能となる。また、投射する光パターンが複
雑なものとなる場合でも、格子の作成が困難になるとい
った問題を回避できる。As described above, it is possible to easily control the intensity change of the light pattern by applying a combination of a light source and a light transmitting means or a light emitting element as the structure of the light projecting means. Further, even if the light pattern to be projected becomes complicated, it is possible to avoid the problem that it is difficult to create a grating.
【００３０】上記３次元形状測定装置において、前記光
投射手段が投射する光パターンを構成する正弦波ψ
ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）は、数式８によって表さ
れるものとすることができる。In the three-dimensional shape measuring apparatus, the sine wave ψ constituting the light pattern projected by the light projecting means
i (i = 1, 2,..., n) can be represented by Expression 8.
【数８】 （但し、ｉは正弦波信号の番号であり１からｎまでをと
り、周期の短い順に番号をつけて１が基本の周期でｎを
最長の周期の正弦波とする。ｋｉは１または正の整数で
ｋ１＝１＜ｋ２＜・・・＜ｋｎであり、Ａｉはそれぞれ
の周期における光強度である。）この場合、前記計測対
象物上の点Ｐにおける光強度ＥＰ（ｔ）は、数式９によ
って表すことができ、(Equation 8) (Where, i takes 1 to be a number of sinusoidal signals to n, .k i is 1 or positive 1 numbered in ascending order of the period is a sine wave of the longest cycle n at a period of the fundamental an integer in k 1 = 1 <k 2 < ··· <k n, a i is the light intensity in each cycle.) in this case, the light intensity at a point P on the measurement object E P ( t) can be represented by Equation 9;
【数９】 （但し、φｉは光源から点Ｐへの見込み角に応じて定ま
る、ｔ＝０時点での各周期の正弦波毎の位相である。） 前記画像取込手段によって前記画像撮影手段から取り込
んだ画像の前記点Ｐに対応する画素の輝度ＩＰ（ｔ）
は、数式１０によって表すことができる。(Equation 9) (However, φ i is a phase for each sine wave in each cycle at time t = 0, which is determined according to the estimated angle from the light source to the point P.) The image capturing unit captures the image from the image capturing unit. Brightness I P (t) of a pixel corresponding to the point P of the image
Can be represented by Equation 10.
【数１０】 （但し、ＩＰ biasは輝度のバイアス項、Ａｉ’は各周期
における輝度の振幅である。）(Equation 10) (However, I P bias the bias term of the luminance, A i 'is the amplitude of the luminance in each period.)
【００３１】この場合、前記位相計算手段は、前記光パ
ターンを構成する正弦波ψｉの位相φｉを、数式１１に
よって計算するものとすることができる。In this case, the phase calculating means may calculate the phase φ i of the sine wave ψ i constituting the light pattern by the following equation (11).
【数１１】 [Equation 11]
【００３２】上記３次元形状測定装置において、前記位
相接続手段は、画像全体で隣接する画素間の位相が滑ら
かになるように２πラジアンの整数倍を足し引きして、
各位相を接続していくものとすることができる。In the above three-dimensional shape measuring apparatus, the phase connecting means adds and subtracts an integral multiple of 2π radians so that the phase between adjacent pixels in the entire image becomes smooth,
Each phase can be connected.
【００３３】上記目的を達成するため、本発明の第２の
観点にかかる３次元形状測定装置は、互いに直交する複
数の周期関数を足し合わせた信号で表される強度変化を
有する光パターンを計測対象物に投射する光投射手段
と、前記光投射手段からの光パターンが投射された計測
対象物の画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影
手段によって撮影された画像に基づいて、前記複数の周
期関数のそれぞれの位相を計算する位相計算手段と、前
記位相計算手段によって計算された各位相を、対応する
周期関数の周期の長いものから順番により周期が長い周
期関数の位相を参照しながら、接続していく位相接続手
段と、前記位相接続手段によって接続された位相と、前
記光投射手段及び前記画像撮影手段との位置関係と、前
記画像撮影手段によって撮影された画像中の各画素の位
置とに基づいて、前記計測対象物の形状を求める形状算
出手段とを備えることを特徴とする。To achieve the above object, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a second aspect of the present invention measures a light pattern having an intensity change represented by a signal obtained by adding a plurality of periodic functions orthogonal to each other. A light projection unit for projecting the object, an image photographing unit for photographing an image of the measurement object on which the light pattern from the light projection unit is projected, and the plurality of images based on the image photographed by the image photographing unit. Phase calculating means for calculating each phase of the periodic function, and each phase calculated by the phase calculating means, with reference to the phase of the periodic function having a longer cycle in order from the longer cycle of the corresponding periodic function. A phase connecting unit to be connected, a phase connected by the phase connecting unit, a positional relationship between the light projecting unit and the image capturing unit, Based on the position of each pixel in the captured image of Te, characterized in that it comprises a shape calculation means for obtaining a shape of the measurement object.
【００３４】このように、本発明は、複数の正弦波を足
し合わせた信号以外であっても、互いに直交する複数の
周期関数を足し合わせた信号で表される強度変化を有す
る光パターンでも、計測対象物への照射を１回行うだけ
で、当該計測対象物の３次元形状を測定することができ
る。As described above, the present invention is applicable not only to a signal other than a signal obtained by adding a plurality of sine waves, but also to an optical pattern having an intensity change represented by a signal obtained by adding a plurality of periodic functions orthogonal to each other. It is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement object only by irradiating the measurement object once.
【００３５】上記目的を達成するため、本発明の第３の
観点にかかる３次元形状測定装置は、複数の正弦波を足
し合わせた信号で、前記複数の正弦波がそれぞれ最も周
期の短い正弦波の整数倍の周期を有する信号によって表
される強度変化を有する光パターンを計測対象物に投射
する光投射ステップと、前記光投射ステップで光パター
ンが投射された計測対象物の画像を撮影する画像撮影ス
テップと、前記画像撮影ステップにおいて撮影された画
像に基づいて、前記複数の正弦波のそれぞれの位相を計
算する位相計算ステップと、前記位相計算ステップで計
算された各位相を、対応する正弦波の周期の長いものか
ら順番により周期が長い正弦波の位相を参照しながら、
接続していく位相接続ステップと、前記位相接続ステッ
プで接続された位相と、前記光投射ステップで投射する
光の発生位置及び前記画像撮影ステップでの撮影位置の
位置関係と、前記画像撮影ステップで撮影された画像中
の各画素の位置とに基づいて、前記計測対象物の形状を
求める形状算出ステップとを含むことを特徴とする。To achieve the above object, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a third aspect of the present invention comprises a signal obtained by adding a plurality of sine waves, wherein each of the plurality of sine waves has the shortest period. A light projection step of projecting a light pattern having a change in intensity represented by a signal having a cycle of an integer multiple of the measurement target object, and an image capturing an image of the measurement target object on which the light pattern is projected in the light projection step A photographing step, a phase calculating step of calculating respective phases of the plurality of sine waves based on the image photographed in the image photographing step, While referring to the phase of the sine wave with a longer cycle in order from the one with the longer cycle,
The phase connection step to connect, the phase connected in the phase connection step, the positional relationship between the light generation position in the light projection step and the shooting position in the image shooting step, and the image shooting step A shape calculating step of obtaining the shape of the measurement object based on the position of each pixel in the captured image.
【００３６】上記目的を達成するため、本発明の第４の
観点にかかるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
複数の正弦波を足し合わせた信号で、前記複数の正弦波
がそれぞれ最も周期の短い正弦波の整数倍の周期を有す
る信号によって表される強度変化を有する光パターンを
計測対象物に投射させる光投射ステップと、前記光投射
ステップで光パターンが投射された計測対象物について
撮影された画像を取り込む画像取込ステップと、前記画
像取込ステップで取り込まれた画像に基づいて、前記複
数の正弦波のそれぞれの位相を計算する位相計算ステッ
プと、前記位相計算ステップで計算された各位相を、対
応する正弦波の周期の長いものから順番により周期が長
い正弦波の位相を参照しながら、接続していく位相接続
ステップと、前記位相接続ステップで接続された位相
と、前記光投射ステップで投射する光の発生位置及び前
記画像撮影ステップでの撮影位置の位置関係と、前記画
像取込ステップで取り込まれた画像中の各画素の位置と
に基づいて、前記計測対象物の形状を求める形状算出ス
テップとを実行させるプログラムを記録することを特徴
とする。In order to achieve the above object, a computer-readable recording medium according to a fourth aspect of the present invention comprises:
A light obtained by summing a plurality of sine waves, wherein the plurality of sine waves project a light pattern having a change in intensity represented by a signal having a cycle of an integral multiple of the shortest cycle sine wave onto the measurement target. A projection step, an image capturing step for capturing an image captured of the measurement target on which the light pattern is projected in the light projection step, and the plurality of sine waves based on the image captured in the image capturing step. The phase calculation step of calculating each phase of, and the phases calculated in the phase calculation step are connected with reference to the phase of the sine wave having a longer cycle in order from the one having the longer cycle of the corresponding sine wave. Phase connecting step, the phase connected in the phase connecting step, the position where light is projected in the light projecting step, and the image capturing step Recording a program for executing a shape calculation step of obtaining a shape of the measurement object based on the positional relationship between the photographing positions and the position of each pixel in the image captured in the image capturing step. Features.
【００３７】[0037]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００３８】図１は、この実施の形態にかかる３次元形
状測定装置の構成を示すブロック図であり、図２は、そ
の外観構成図である。図２を参照すると、この３次元形
状測定装置は、計測対象物体２に対して光パターンを投
射するパターン投射器１と、投射されたパターンの画像
を撮影するカメラ３と、画像の取り込みやパターン投射
器１の制御および演算処理を行うコンピュータ４とを含
む。なお、図１において、パターン投射器１、計測対象
物体２、カメラ３及び画像取込装置４１は、２つずつ示
されているが、この実施の形態の機能を説明するための
ものであり、物理的な構成としては、これらは１つずつ
で構成されている。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is an external configuration diagram thereof. Referring to FIG. 2, the three-dimensional shape measuring apparatus includes a pattern projector 1 for projecting a light pattern onto a measurement target object 2, a camera 3 for photographing an image of the projected pattern, And a computer 4 for controlling the projector 1 and performing arithmetic processing. In FIG. 1, the pattern projector 1, the measurement target object 2, the camera 3, and the image capturing device 41 are shown two by two, but they are for explaining the function of this embodiment, As a physical configuration, these are configured one by one.
【００３９】パターン投射器１は、光源１１と、位相格
子１２と、位相格子駆動装置１３とを備えている。The pattern projector 1 includes a light source 11, a phase grating 12, and a phase grating driving device 13.
【００４０】光源１１は、対象物体に光パターンを投射
するために十分な輝度の投射光を発する光源である。位
相格子１２は、格子駆動装置１３によって駆動される方
向の軸ｘに沿っての光透過率分布が投射光パターンに対
応するような濃淡パターンが印刷されている。この実施
の形態では、図４に示すように、投射する光パターン
は、基本の周期πの正弦波信号１０１にその２倍の周期
２πの正弦波信号１０２を加えた信号１０３とする。し
たがって、カメラ３で撮影したとき画像上の画素（ｘ，
ｙ）の位置にうつる点にパターン投射器１から投射され
る光パターンＥ（ｘ，ｙ，ｔ）は、数式１２で表され
る。The light source 11 is a light source that emits projection light having sufficient luminance to project a light pattern on a target object. The phase grating 12 is printed with a light and shade pattern such that the light transmittance distribution along the axis x in the direction driven by the grating driving device 13 corresponds to the projection light pattern. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the light pattern to be projected is a signal 103 obtained by adding a sine wave signal 102 having a period of 2π twice that of a basic sine wave signal 101 having a period of π. Therefore, when an image is taken by the camera 3, the pixel (x,
The light pattern E (x, y, t) projected from the pattern projector 1 to the point at which the position moves to the position y) is represented by Expression 12.
【００４１】[0041]
【数１２】 (Equation 12)
【００４２】ここで、Ａ１が基本の周期の正弦波光パタ
ーンの光強度の最大値、Ａ２が２倍の周期の正弦波光パ
ターンの光強度の最大値、ｔは格子駆動装置１３によっ
て格子を動かした移動量を位相で表したもの、φ１は基
本の周期での位相、φ２は２倍の周期での位相である。Here, A 1 is the maximum value of the light intensity of the sinusoidal light pattern having the basic period, A 2 is the maximum value of the light intensity of the sinusoidal light pattern having the double period, and t is the lattice driving device 13. that represents the amount of movement you move in phase, phi 1 is the phase at the period of the fundamental, phi 2 is the phase in period twice.
【００４３】格子駆動装置１３は、コンピュータ４から
の制御によって位相格子１２を駆動し、必要なタイミン
グで投射する光パターンを変化させる。The grating driving device 13 drives the phase grating 12 under the control of the computer 4, and changes the light pattern to be projected at a required timing.
【００４４】カメラ３は、パターン投射器１から測定対
象物体２に投射された光パターンを撮影し、その撮影し
た画像をコンピュータ４に伝送する。The camera 3 photographs the light pattern projected from the pattern projector 1 on the object 2 to be measured, and transmits the photographed image to the computer 4.
【００４５】コンピュータ４は、パーソナルコンピュー
タやエンジニアリングワークステーションによって構成
され、画像取り込み装置４１と、位相計算処理部４２，
４３と、位相接続処理部５４と、距離演算処理部５５
と、測定制御処理部５６を備える。The computer 4 is constituted by a personal computer or an engineering workstation, and includes an image capturing device 41, a phase calculation processing unit 42,
43, a phase connection processing unit 54, and a distance calculation processing unit 55
And a measurement control processing unit 56.
【００４６】画像取り込み装置４１は、カメラ３によっ
て撮影された光パターンの画像を、測定制御処理５６か
らの制御により適切なタイミングでコンピュータの記憶
装置に取り込む。この実施例では、ｔｉ＝｛０，π／
２，π，３π／２，２π，５π／２，３π，７π／２｝
の各時刻において合計８枚の画像Ｉｉ＝Ｉ（ｘ，ｙ，ｔ
ｉ）を取り込む。すなわち、画像取込装置４１は、格子
駆動装置１３の動きと合わせて適切なタイミングで画像
を取り込むように制御される。The image capturing device 41 is operated by the camera 3.
The image of the light pattern photographed by
Computer memory at the right time with these controls
Take in the device. In this embodiment, ti= ｛0, π /
2, π, 3π / 2,2π, 5π / 2,3π, 7π / 2}
8 images I at each timei= I (x, y, t
i). That is, the image capturing device 41
An image is displayed at an appropriate timing according to the movement of the driving device 13.
Is controlled to take in.
【００４７】位相計算処理部４２，４３は、取り込んだ
時系列画像から、画像上の各画素に対応する測定対象物
体２上の点に投射される光パターンの位相を計算する。
第１の位相計算処理部４２は、基本の周期の正弦波に対
する位相φ１を数式１３に従って計算する。また、第２
の位相計算処理部４３は、２倍の周期の正弦波に対する
位相φ２を数式１４に従って計算する。The phase calculation processing units 42 and 43 calculate the phase of the light pattern projected on a point on the measurement object 2 corresponding to each pixel on the image from the captured time-series image.
The first phase calculation processing unit 42, the phase phi 1 for sinusoidal period of the fundamental calculated according to Equation 13. Also, the second
Calculates the phase φ 2 with respect to the sine wave having the double period in accordance with Expression 14.
【００４８】[0048]
【数１３】 (Equation 13)
【００４９】[0049]
【数１４】 [Equation 14]
【００５０】上記の数式１３、数式１４からそれぞれ求
められる位相φ１，φ２の値には２πの整数倍の不定性
が残っている。位相接続処理部５４は、この不定性を除
くため、次に説明するような方法により位相の接続を行
う。The values of the phases φ 1 and φ 2 obtained from Expressions 13 and 14, respectively, have uncertainty that is an integral multiple of 2π. The phase connection processing unit 54 connects the phases by a method described below in order to remove the indefiniteness.
【００５１】位相接続処理部５４は、まず、数式１４で
求めた位相φ２を接続する。この場合、従来手法と同様
に、まず位相接続の基準点をある１点に決め、そこから
周囲の画素を次々に見ていき、隣り合う画素間で位相が
２πの８０％以上変化した場合に２πを足し引きする。The phase connection processing unit 54 first connects the phase φ 2 obtained by the equation (14). In this case, similarly to the conventional method, first, the reference point of the phase connection is determined to be a certain point, and the surrounding pixels are sequentially looked at from there. When the phase changes between adjacent pixels by 80% or more of 2π, Add and subtract 2π.
【００５２】すでに従来例において、図３を参照して説
明したように、この方法では隣り合う画素の間で大きな
位相変化を起こすような対象物体の形状の変化や不連続
があると接続ができなくなる。しかし、２倍の周期では
十分周期が長いのでそのような問題は起きずに接続が行
える。As described above with reference to FIG. 3 in the conventional example, in this method, connection can be established when there is a change or discontinuity in the shape of the target object that causes a large phase change between adjacent pixels. Disappears. However, since the double period is sufficiently long, the connection can be performed without such a problem.
【００５３】位相接続処理部５４は、次に、数式１３で
求めた位相φ１を接続する。ここでは基本の周期が短い
ために上述の問題が発生するが、２倍の周期で測定した
位相φ２を参照することで解決できる。位相φ２は位相
φ１に比べて同じ形状変化に対する変化量が１／２であ
るので、処理している画素の周囲でのφ２の変化を参照
することで容易に位相接続が行える。[0053] phase connection processing unit 54, then, connects the phase phi 1 obtained in equation 13. Here is described above for the period of the basic short problem can be solved by referring to the phase phi 2 measured at a period of twice. Since the amount of change in the phase φ 2 with respect to the same shape change as that of the phase φ 1 is １ ／, the phase connection can be easily performed by referring to the change in φ 2 around the pixel being processed.
【００５４】例えば、図３の場合では、φ１（図の
（ｂ））を見ただけでは（＊）の部分で位相が大きく変
化していることが検出できず誤った接続を行ってしまう
が、φ２の接続された値を参照することで位相の変化が
大きいことが検出でき、正しい接続を行うことができ
る。For example, in the case of FIG. 3, it is not possible to detect a large change in the phase at the part (*) just by looking at φ 1 ((b) in the figure), and an incorrect connection is made. but can detect that change of the phase is greater by referring to the phi 2 of the connected value, it is possible to perform the correct connection.
【００５５】距離演算処理部５５は、カメラ３と光源１
１の位置関係と、各画素の接続された位相値を用いて計
測対象物体２の表面までの奥行きを計算する。画素の座
標（ｘ，ｙ）および位相接続処理部５４によって求めた
位相値φ１を用いて、従来例で説明した文献「縞走査を
導入した格子パターン投影法」に記載の手法により、測
定対象物体２の表面の３次元座標を計算する。The distance calculation processing unit 55 includes the camera 3 and the light source 1
The depth to the surface of the measurement target object 2 is calculated using the positional relationship 1 and the connected phase value of each pixel. Using the pixel coordinates (x, y) and the phase value φ 1 obtained by the phase connection processing unit 54, the measurement target is obtained by the method described in the document “Lattice pattern projection method introducing fringe scanning” described in the conventional example. The three-dimensional coordinates of the surface of the object 2 are calculated.
【００５６】測定制御処理部５６は、格子駆動装置１３
と画像入力装置４１とを同期して駆動し、適切なタイミ
ングでパターン投射器１からのパターンの投影とカメラ
３による画像の取り込みとが行えるようにする。The measurement control processing unit 56
And the image input device 41 are driven in synchronization with each other, so that the pattern projector 1 can project a pattern and the camera 3 can capture an image at an appropriate timing.
【００５７】以下、この実施の形態にかかる３次元形状
測定装置の動作について、説明する。コンピュータ４の
測定制御処理部５６は、格子駆動装置１３を駆動制御し
て、パターン投射器１から信号１０３と同様の強度変化
を有する光パターンを計測対象物体２に投射させる。計
測対象物体２に投射された光パターンによる画像は、カ
メラ３によって撮影される。このとき、画像の画素
（ｘ，ｙ）に位置での光パターンＥ（ｘ，ｙ，ｔ）は、
上記したように数式１２で表される。Hereinafter, the operation of the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment will be described. The measurement control processing unit 56 of the computer 4 controls the driving of the grating driving device 13 so that the pattern projector 1 projects a light pattern having the same intensity change as the signal 103 onto the measurement target object 2. An image based on the light pattern projected on the measurement target object 2 is captured by the camera 3. At this time, the light pattern E (x, y, t) at the position of the pixel (x, y) of the image is
As described above, it is represented by Expression 12.
【００５８】測定処理制御部５６は、また、格子駆動装
置１３の駆動に同期して、画像取込装置４１を制御し、
カメラ３で撮影された画像を、ｔｉ＝｛０，π／２，
π，３π／２，２π，５π／２，３π，７π／２｝の各
時刻において合計８枚の時系列画像Ｉｉ＝Ｉ（ｘ，ｙ，
ｔｉ）を取り込んでいく。The measurement processing controller 56 controls the image capturing device 41 in synchronization with the driving of the grid driving device 13,
The image captured by the camera 3 is represented by t i = {0, π / 2,
At each time of π, 3π / 2, 2π, 5π / 2, 3π, 7π / 2}, a total of eight time-series images I i = I (x, y,
t i ).
【００５９】このように時系列画像が画像取込装置４１
に取り込まれると、上記で説明したような方法により、
第１位相計算処理部４２は位相φ１を、第２位相計算処
理部４３は位相φ２を、それぞれ計算する。As described above, the time-series images are stored in the image capturing device 41.
When it is taken into the, by the method described above,
The first phase calculating processor 42 phase phi 1, second phase computation unit 43 the phase phi 2, is calculated.
【００６０】次に、位相接続処理部５４で位相の接続が
行われるが、位相接続処理部５４は、まず、位相接続の
基準点をある１点に決め、そこから周囲の画素を次々に
見ていき、隣り合う画素間で位相が２πの８０％以上変
化した場合に２πを足し引きすることによって、位相φ
２を接続する。さらに、位相接続処理部５４は、位相φ
１の２倍の周期で測定した位相φ２を参照することによ
って、さらに位相φ１を接続する。Next, the phase connection processing unit 54 connects the phases. The phase connection processing unit 54 first determines the reference point of the phase connection to a certain point, and then looks at surrounding pixels one after another. By adding and subtracting 2π when the phase changes by 80% or more of 2π between adjacent pixels, the phase φ
2 is connected. Further, the phase connection processing unit 54
By referring to the phase phi 2 measured by two times the period of 1, further connects the phase phi 1.
【００６１】そして、距離演算処理部５５において、カ
メラ３と光源１１の位置関係と、各画素の接続された位
相値を基づいて計測対象物体２の表面までの奥行きが計
算され、画素の座標（ｘ，ｙ）および位相接続処理部５
４によって求めた位相値φ１を用いて、測定対象物体２
の表面の３次元座標が計算される。Then, the distance calculation processing unit 55 calculates the depth to the surface of the measurement object 2 based on the positional relationship between the camera 3 and the light source 11 and the connected phase value of each pixel, and calculates the coordinates of the pixel ( x, y) and phase connection processing unit 5
4 by using the phase values phi 1 as determined by the measurement target object 2
The three-dimensional coordinates of the surface of are calculated.
【００６２】以上説明したように、この実施の形態の３
次元形状測定装置では、パターン投射器１から計測対象
物体２に投射する光パターンを、基本周期の正弦波とそ
の２倍周期の正弦波とを足し合わせた強度変化を有する
ものとしている。そして、カメラ３で撮影した画像のう
ち、それぞれの周期の正弦波成分から位相φ１とφ２と
が計算される。このため、計測対象物体２の３次元形状
の測定のために、光パターンの照射を１回だけで行える
ので、３次元形状の測定に必要となる時間を従来に比べ
て大きく短縮することができる。As described above, in the third embodiment,
In the dimensional shape measuring device, the light pattern projected from the pattern projector 1 onto the measurement target object 2 has a change in intensity obtained by adding a sine wave having a fundamental cycle and a sine wave having a cycle twice as long. Then, among the image taken by the camera 3, from the sine wave components of the respective period phase phi 1 and the phi 2 are calculated. Therefore, since the light pattern can be irradiated only once for measuring the three-dimensional shape of the measurement target object 2, the time required for measuring the three-dimensional shape can be greatly reduced as compared with the related art. .
【００６３】また、位相接続処理部４４において、基本
周期の正弦波成分に対応する位相φ １を接続する場合
に、その２倍の周期の正弦波成分に対応する位相φ２を
参照しているため、位相接続を確実に行うことが可能と
なる。In the phase connection processing section 44, the basic
Phase φ corresponding to the sinusoidal component of the period 1When connecting
Has a phase φ corresponding to a sine wave component having a period twice as long as the phase φ.2To
And that the phase connection can be performed reliably.
Become.
【００６４】さらには、この実施の形態の３次元形状測
定装置では、位相格子１２は１つだけ用意すればよいの
で、異なる濃淡パターンを有する位相格子を複数用意し
て、それを取り替えたり、特殊な駆動手段を用意したり
する必要がない。Furthermore, in the three-dimensional shape measuring apparatus of this embodiment, only one phase grating 12 needs to be prepared, so that a plurality of phase gratings having different shading patterns are prepared, and these are replaced or specially prepared. There is no need to prepare a suitable driving means.
【００６５】この実施の形態では、基本の周期と２倍の
周期で測定を行っているが、さらに長い周期での測定が
必要であれば３倍、４倍、…の周期の光パターンを用い
ることもできる。また、測定回数（画像の取り込み回
数）を８回としているが、この測定回数は変えることも
できる。例えば、測定回数を増やせばそれだけ位相の計
算精度が向上することが期待される。また、参照用に２
倍の周期の光パターンを用いているが、さらに長い周期
の光パターンを用いればより大きな形状変化にも対応で
きることになる。また、正弦波以外の直交関数系による
周期関数を用いることもできる。In this embodiment, the measurement is performed at a cycle twice as long as the basic cycle. However, if a measurement at a longer cycle is necessary, an optical pattern having a cycle of three times, four times,... Is used. You can also. In addition, the number of measurements (the number of times of capturing images) is set to eight, but the number of measurements can be changed. For example, it is expected that as the number of measurements is increased, the phase calculation accuracy is improved accordingly. Also, for reference,
Although a light pattern having a double cycle is used, a larger shape change can be handled by using a light pattern having a longer cycle. Also, a periodic function based on an orthogonal function system other than a sine wave can be used.
【００６６】さらには、この実施の形態において、コン
ピュータ４の各機能を実現し、上記処理の各手順を実行
するためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよ
い。Further, in this embodiment, a program for realizing each function of the computer 4 and executing each procedure of the above processing is stored and distributed on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM. May be.
【００６７】［第２の実施の形態］図５は、この実施の
形態にかかる３次元形状測定装置の外観構成を示す。図
示するように、この実施の形態の３次元形状測定装置
は、図２の位相格子１２を液晶格子１４に置き換えてい
る。また、液晶格子１４を用いたことで、図２の格子駆
動装置１３が必要なくなる点で、第１の実施の形態の３
次元形状測定装置と異なっている。また、コンピュータ
４の構成は、図１に示す第１の実施の形態のものとほぼ
同様であるが、測定制御装置５６は、画像入力装置４１
に同期して液晶格子１４を駆動制御する。[Second Embodiment] FIG. 5 shows an external configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment. As shown in the figure, the three-dimensional shape measuring apparatus of this embodiment replaces the phase grating 12 of FIG. In addition, the use of the liquid crystal lattice 14 eliminates the necessity of the lattice driving device 13 in FIG.
It is different from the dimensional shape measuring device. The configuration of the computer 4 is almost the same as that of the first embodiment shown in FIG.
The liquid crystal grating 14 is driven and controlled in synchronization with the control.
【００６８】この実施の形態にかかる３次元形状測定装
置は、測定制御処理部５６は、画像入力装置４１に同期
して液晶格子１４を駆動して、光源１１からの光の透過
率を変化させることによって、第１の実施の形態で撮影
した印刷されている濃淡パターンと同様のパターンが発
生させる点を除けば、第１の実施の形態の場合と同様に
して動作させることができる。In the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment, the measurement control processing unit 56 drives the liquid crystal grating 14 in synchronization with the image input device 41 to change the transmittance of light from the light source 11. Thus, the operation can be performed in the same manner as in the first embodiment, except that a pattern similar to the printed light and shade pattern photographed in the first embodiment is generated.
【００６９】以上説明したように、この実施の形態の３
次元形状測定装置では、液晶格子１４を用いているの
で、格子駆動装置１３によって格子を駆動する必要がな
く、パターンの変化をより正確に制御することができ
る。また、液晶格子１４では、格子の生成を容易に行う
ことができるので、投射パターンを複雑なものとした場
合に、格子の作成が困難になるといった問題を回避する
ことができる。As described above, according to the third embodiment,
In the dimensional shape measuring device, since the liquid crystal grating 14 is used, it is not necessary to drive the grating by the grating driving device 13, and the change in the pattern can be controlled more accurately. In addition, in the liquid crystal grid 14, since the generation of the grid can be easily performed, it is possible to avoid a problem that it is difficult to form the grid when the projection pattern is complicated.
【００７０】なお、この実施の形態においても、コンピ
ュータ４の各機能を実現し、上記処理の各手順を実行す
るためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよい。Also in this embodiment, a program for realizing each function of the computer 4 and executing each procedure of the above processing is stored and distributed on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM. May be.
【００７１】［第３の実施の形態］図６は、この実施の
形態にかかる３次元形状測定装置の外観構成を示す。図
示するように、この実施の形態の３次元形状測定装置
は、図２のパターン投射器１は、光源１１と位相格子１
２の代わりに、自発光素子であるプラズマ・ディスプレ
イ・パネル（ＰＤＰ）１５を備える。また、ＰＤＰ１５
を用いたことで、図２の格子駆動装置１３が必要なくな
る点で、第１の実施の形態の３次元形状測定装置と異な
っている。また、コンピュータ４の構成は、図１に示す
第１の実施の形態のものとほぼ同様であるが、測定制御
装置５６は、画像入力装置４１に同期してＰＤＰ１５を
駆動制御する。[Third Embodiment] FIG. 6 shows an external configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment. As shown in the drawing, the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment includes a pattern projector 1 shown in FIG.
In place of 2, a plasma display panel (PDP) 15 which is a self-luminous element is provided. Also, PDP15
Is different from the three-dimensional shape measuring apparatus of the first embodiment in that the grid driving device 13 of FIG. 2 is not required. The configuration of the computer 4 is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the measurement control device 56 drives and controls the PDP 15 in synchronization with the image input device 41.
【００７２】この実施の形態にかかる３次元形状測定装
置は、測定制御処理部５６は、画像入力装置４１に同期
してＰＤＰ１５を駆動制御して、ＰＤＰ１５が発生する
光のパターンを変化させることによって、第１の実施の
形態で撮影した印刷されている濃淡パターンと同様のパ
ターンが発生させる点を除けば、第１の実施の形態の場
合と同様にして動作させることができる。In the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment, the measurement control processing unit 56 controls the driving of the PDP 15 in synchronization with the image input device 41 to change the pattern of light generated by the PDP 15. The operation can be performed in the same manner as in the first embodiment except that a pattern similar to the printed light and shade pattern photographed in the first embodiment is generated.
【００７３】以上説明したように、この実施の形態の３
次元形状測定装置においても、ＰＤＰ１５を用いている
ので、格子駆動装置１３によって格子を駆動する必要が
なく、パターンの変化をより正確に制御することができ
る。また、ＰＤＰ１５では、所望の光パターンを容易に
発生することができるので、投射パターンを複雑なもの
とした場合に、格子の作成が困難になるといった問題を
回避することができる。As described above, the third embodiment
Since the PDP 15 is also used in the dimensional shape measuring device, it is not necessary to drive the grating by the grating driving device 13, so that a change in the pattern can be controlled more accurately. In addition, the PDP 15 can easily generate a desired light pattern, so that it is possible to avoid a problem that it is difficult to form a grid when the projection pattern is complicated.
【００７４】なお、この実施の形態においても、コンピ
ュータ４の各機能を実現し、上記処理の各手順を実行す
るためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよい。In this embodiment, a program for realizing each function of the computer 4 and executing each procedure of the above processing is stored in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and distributed. May be.
【００７５】［第４の実施の形態］上記第１〜第３の実
施の形態では、２つの周期の正弦波を足し合わせた光パ
ターンを用いた場合について説明したが、この実施の形
態では、任意の数ｎの正弦波を足し合わせた光パターン
を用いて３次元形状を測定する場合について、説明す
る。[Fourth Embodiment] In the first to third embodiments, a case has been described in which an optical pattern in which sine waves of two periods are added is used. In this embodiment, A case in which a three-dimensional shape is measured using a light pattern obtained by adding an arbitrary number n of sine waves will be described.
【００７６】図７は、この実施の形態にかかる３次元形
状測定装置の構成を示すブロック図である。図示するよ
うに、この実施の形態にかかる３次元形状測定装置は、
第１の実施の形態のもの（図１）とほぼ同様であるが、
パターン投射器１から投射される光パターンのそれぞれ
の正弦波信号成分は、数式１５で表される。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment. As shown in the figure, the three-dimensional shape measuring apparatus according to this embodiment
It is almost the same as that of the first embodiment (FIG. 1),
Each sine wave signal component of the light pattern projected from the pattern projector 1 is represented by Expression 15.
【００７７】[0077]
【数１５】 (Equation 15)
【００７８】ここで、ｉは正弦波信号の番号であり１か
らｎまでをとり、周期の短い順に番号をつけて１が基本
の周期でｎを最長の周期の正弦波とする。ｋｉは１また
は正の整数でｋ１＝１＜ｋ２＜・・・＜ｋｎであり、Ａ
ｉはそれぞれの周期における光強度であるとする。即ち
ψｉは基本の周期のｋｉ倍の周期の正弦波であり、ｋ ＊
をｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎの最小公倍数とすれば、ψ
１，ψ２，・・・，ψ ｎは区間ｔ＝［０，２ｋ＊π］で
直交している。Here, i is the number of the sine wave signal and is 1
From n to n, numbered in ascending order of the cycle, and 1 is the basic
Let n be the sine wave of the longest cycle in the cycle of. kiIs one
Is a positive integer k1= 1 <k2<... <knAnd A
iIs the light intensity in each cycle. That is
ψiIs the basic period kiA sine wave of double period, k *
To k1, K2, ..., knThe least common multiple of
1, Ψ2, ..., ψ nIs the interval t = [0,2k*π]
Are orthogonal.
【００７９】従って、パターン投射器１から物体上の点
Ｐへ投射される光強度ＥＰ（ｔ）は、数式１６で表すも
のとなる。Therefore, the light intensity E P (t) projected from the pattern projector 1 to the point P on the object is expressed by the following equation (16).
【００８０】[0080]
【数１６】 (Equation 16)
【００８１】ここで、φｉは光源から点Ｐへの見込み角
に応じて定まる、ｔ＝０時点での各周期の正弦波毎の位
相である。Here, φ i is the phase of each sine wave in each cycle at time t = 0, which is determined according to the estimated angle from the light source to the point P.
【００８２】また、コンピュータ４において、画像取込
装置４１は、カメラ３によって撮影された画像を取り込
むが、画像取込装置４１が取り込んだ画像の点Ｐにおけ
る輝度ＩＰ（ｔ）は、数式１７で表される。In the computer 4, the image capturing device 41 captures an image captured by the camera 3. The luminance I P (t) at the point P of the image captured by the image capturing device 41 is expressed by the following equation (17). It is represented by
【００８３】[0083]
【数１７】 [Equation 17]
【００８４】ここで、ＩＰ biasは輝度のバイアス項、Ａ
ｉ’は各周期における輝度の振幅を表している。Here, I P bias is a luminance bias term, A
i ′ represents the amplitude of the luminance in each cycle.
【００８５】コンピュータ４内には、光パターンとして
足し合わされる正弦波がｎ個であることに対応して、ｎ
個の位相計算処理部４１〜４ｎが設けられている。位相
計算処理部４１〜４ｎでは、光パターンをｔ＝０から２
ｋ＊πまで均等にｍステップ、ｔ１からｔｍまで変化さ
せながら画像ＩＰ（ｔ）を観測するとすると、各周期の
正弦波は互いに直交しているためにそれぞれの位相φｉ
は、数式１８により求められる。In the computer 4, corresponding to the n sine waves added as the light pattern, n
The phase calculation processing sections 41 to 4n are provided. The phase calculation processing units 41 to 4n change the light pattern from t = 0 to 2
evenly m steps until k * [pi, When an image is observed I P (t) while changing from t 1 to t m, respectively for sinusoidal each cycle which are orthogonal to each other phase phi i
Is obtained by Expression 18.
【００８６】[0086]
【数１８】 (Equation 18)
【００８７】位相接続処理部５４は、画像全体で隣接す
る画素間の位相が滑らかになるように２πの整数倍を足
し引きして、位相φｎから順番に位相φｉの接続を行っ
ていくが、このとき、より周期の長い正弦波で測定した
位相φｊ（ｊ＝ｉ〜ｎ）を参照する。The phase connection processing unit 54 adds and subtracts an integer multiple of 2π so that the phase between adjacent pixels in the entire image becomes smooth, and connects the phases φ i in order from the phase φ n. At this time, reference is made to the phase φ j (j = i to n) measured with a sine wave having a longer period.
【００８８】ここで、最も長い周期を図３に示したよう
な位相接続の問題が起こらないような十分長い周期にし
ておけば、φｎの位相接続は従来例で説明した文献「縞
走査を導入した格子パターン投影法」に記載の手法と同
様の手法で行うことができる。こうして長い周期での接
続された位相φｎを得ておけば、短い周期での位相の位
相接続において、図３に示したような問題が起こった場
合にも、より長い周期での位相を参照することで正しく
位相接続を行うことができる。[0088] Here, if the longest period in the sufficiently long period, such as problems of phase connection does not occur as shown in FIG. 3, the phase connection phi n is the document "fringe scanning described in the conventional example A method similar to the method described in “Introduced Lattice Pattern Projection Method” can be used. If the connected phases φ n with the long cycle are obtained in this way, even if the problem shown in FIG. 3 occurs in the phase connection with the short cycle, the phase with the longer cycle is referred to. By doing so, phase connection can be performed correctly.
【００８９】以上、この実施の形態で示したように、任
意の個数ｎの異なる周期の正弦波信号成分を有する光パ
ターンを計測対象物体２に１回だけ投射するだけで、各
正弦波成分に対応する位相を同時に測定することができ
る。これにより、位相格子１２に複数のパターンを用意
して、測定を繰り返す必要がなくなる。あるいは、液晶
格子１４またはＰＤＰ１５の駆動制御を繰り返す必要が
なくなる。さらに、より長い周期の正弦波成分での位相
を参照することで、位相接続を確実に行うことができ
る。As described in this embodiment, the light pattern having an arbitrary number n of sine wave signal components having different periods is projected onto the measurement object 2 only once, and each sine wave component is projected. The corresponding phases can be measured simultaneously. This eliminates the need to prepare a plurality of patterns on the phase grating 12 and repeat the measurement. Alternatively, there is no need to repeat the drive control of the liquid crystal grating 14 or the PDP 15. Furthermore, by referring to the phase of a sine wave component having a longer cycle, phase connection can be reliably performed.
【００９０】なお、この場合においても、正弦波以外の
直交関数系による周期関数を用いる。さらには、この実
施の形態においても、コンピュータ４の各機能を実現
し、上記処理の各手順を実行するためのプログラムは、
ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒
体に格納して配布してもよい。こともできる。In this case, also, a periodic function based on an orthogonal function system other than a sine wave is used. Further, also in this embodiment, a program for realizing each function of the computer 4 and executing each procedure of the above-described processing includes:
The program may be stored in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and distributed. You can also.
【００９１】[0091]
【発明の効果】本発明を用いれば、異なる周期での位相
の測定を同時に行うことができ、位相接続を確実に行う
ことができるとともに、それぞれの周期で測定を繰り返
す従来の手法に比べて必要な測定時間を短縮できるとい
う効果がある。According to the present invention, the phase can be measured at different periods at the same time, the phase connection can be reliably performed, and it is necessary compared with the conventional method of repeating the measurement at each period. This has the effect of shortening the measurement time.
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる３次元形状
測定装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる３次元形状
測定装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】位相の接続のための手法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a technique for connecting phases.
【図４】パターン投射器から投射する光パターンを説明
するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a light pattern projected from a pattern projector.
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる３次元画像
計測装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a three-dimensional image measurement device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる３次元画像
計測装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a three-dimensional image measurement device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施の形態にかかる３次元画像
計測装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a three-dimensional image measurement device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】従来技術において、測定に用いる正弦波の周期
と測定精度の関係を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a cycle of a sine wave used for measurement and measurement accuracy in the related art.
【図９】従来技術によって異なる周期での測定を行うた
めに用いる位相格子を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a phase grating used for performing measurements at different periods according to the related art.
１ パターン投射器 ２ 測定対象物体 ３ カメラ ４ コンピュータ １１ 光源 １２ 位相格子 １３ 位相格子駆動装置 １４ 液晶格子 １５ プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ） ４１ 画像取込装置 ４２ 位相計算処理部 ４３ 位相計算処理部 ４ｎ 位相計算処理部 ５４ 位相接続処理部 ５５ 距離演算処理部 ５６ 測定制御処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pattern projector 2 Object to be measured 3 Camera 4 Computer 11 Light source 12 Phase grating 13 Phase grating driving device 14 Liquid crystal grating 15 Plasma display panel (PDP) 41 Image capturing device 42 Phase calculation processing unit 43 Phase calculation processing unit 4n Phase calculation processing unit 54 Phase connection processing unit 55 Distance calculation processing unit 56 Measurement control processing unit
Claims (10)
複数の正弦波がそれぞれ最も周期の短い正弦波の整数倍
の周期を有する信号によって表される強度変化を有する
光パターンを計測対象物に投射する光投射手段と、 前記光投射手段からの光パターンが投射された計測対象
物の画像を撮影する画像撮影手段と、 前記画像撮影手段によって撮影された画像に基づいて、
前記複数の正弦波のそれぞれの位相を計算する位相計算
手段と、 前記位相計算手段によって計算された各位相を、対応す
る正弦波の周期の長いものから順番により周期が長い正
弦波の位相を参照しながら、接続していく位相接続手段
と、 前記位相接続手段によって接続された位相と、前記光投
射手段及び前記画像撮影手段との位置関係と、前記画像
撮影手段によって撮影された画像中の各画素の位置とに
基づいて、前記計測対象物の形状を求める形状算出手段
とを備えることを特徴とする３次元形状測定装置。1. A signal obtained by adding a plurality of sine waves, wherein the plurality of sine waves have an intensity pattern represented by a signal having a cycle of an integral multiple of a sine wave having the shortest cycle. Light projection means for projecting onto an object, image photographing means for photographing an image of the measurement target on which the light pattern from the light projection means is projected, and based on the image photographed by the image photographing means,
Phase calculating means for calculating the phase of each of the plurality of sine waves, each phase calculated by the phase calculating means, referring to the phase of the sine wave having a longer cycle in order from the longest cycle of the corresponding sine wave While connecting the phase connecting means, the phase connected by the phase connecting means, the positional relationship between the light projecting means and the image photographing means, and each of the positions in the image photographed by the image photographing means. A three-dimensional shape measuring device, comprising: shape calculating means for obtaining a shape of the measurement object based on a position of a pixel.
る光源と、前記複数の正弦波を重ね合わせた信号によっ
て表される強度変化に対応する濃淡パターンを有する位
相格子と、前記位相格子を駆動する駆動手段とを備え、
前記駆動手段によって駆動される位相格子を介して前記
光源からの光を前記計測対象物に投射することを特徴と
する請求項１に記載の３次元形状測定装置。2. A light source for emitting light having a predetermined luminance, a phase grating having a shading pattern corresponding to an intensity change represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves, Driving means for driving the grid,
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein light from the light source is projected on the measurement target via a phase grating driven by the driving unit.
る光源と、前記複数の正弦波を重ね合わせた信号によっ
て表される強度変化に対応して光の透過率を変化させる
光透過手段とを備え、前記光透過手段を介して前記光源
からの光を前記計測対象物に投射することを特徴とする
請求項１に記載の３次元形状測定装置。3. The light projecting means includes: a light source for emitting light of a predetermined luminance; and a light transmitting means for changing a light transmittance corresponding to a change in intensity represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising: means for projecting light from the light source to the object to be measured through the light transmitting means.
ね合わせた信号によって表される強度変化で発光する発
光素子を備え、前記発光素子が発した光を前記計測対象
物に投射することを特徴とする請求項１に記載の３次元
形状測定装置。4. The light projecting means includes a light emitting element which emits light with an intensity change represented by a signal obtained by superimposing the plurality of sine waves, and projects the light emitted by the light emitting element onto the object to be measured. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein:
成する正弦波ψｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）は、数式
１によって表され、 【数１】 （但し、ｉは正弦波信号の番号であり１からｎまでをと
り、周期の短い順に番号をつけて１が基本の周期でｎを
最長の周期の正弦波とする。ｋｉは１または正の整数で
ｋ１＝１＜ｋ２＜・・・＜ｋｎであり、Ａｉはそれぞれ
の周期における光強度である。）前記計測対象物上の点
Ｐにおける光強度ＥＰ（ｔ）は、数式２によって表さ
れ、 【数２】 （但し、φｉは光源から点Ｐへの見込み角に応じて定ま
る、ｔ＝０時点での各周期の正弦波毎の位相である。） 前記画像取込手段によって前記画像撮影手段から取り込
んだ画像の前記点Ｐに対応する画素の輝度ＩＰ（ｔ）
は、数式３によって表される 【数３】 （但し、ＩＰ biasは輝度のバイアス項、Ａｉ’は各周期
における輝度の振幅である。） ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の３次元形状測定装置。5. A sine wave ψ i (i = 1, 2,..., N) constituting a light pattern projected by the light projecting means is represented by the following equation (1). (Where, i takes 1 to be a number of sinusoidal signals to n, .k i is 1 or positive 1 numbered in ascending order of the period is a sine wave of the longest cycle n at a period of the fundamental integer in a k 1 = 1 <k 2 < ··· <k n, a i is the light intensity in each cycle.) the light intensity at point P on the measurement object E P (t) is , Represented by Equation 2, (However, φ i is a phase for each sine wave in each cycle at time t = 0, which is determined according to the estimated angle from the light source to the point P.) The image capturing unit captures the image from the image capturing unit. Brightness I P (t) of a pixel corresponding to the point P of the image
Is represented by Equation 3 (However, I P bias the luminance of the bias term, A i 'is the amplitude of the luminance in each period.) It three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in.
成する正弦波ψｉの位相φｉを、数式４によって計算す
る 【数４】 ことを特徴とする請求項５に記載の３次元形状測定装
置。6. The phase calculating means calculates the phase φ i of the sine wave ψ i constituting the light pattern by the following equation (4). The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 5, wherein:
画素間の位相が滑らかになるように２πラジアンの整数
倍を足し引きして、各位相を接続していくことを特徴と
する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の３次元形状
測定装置。7. The phase connecting means adds and subtracts an integral multiple of 2π radians and connects each phase so that the phase between adjacent pixels in the entire image becomes smooth. Item 7. The three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of Items 1 to 6.
せた信号で表される強度変化を有する光パターンを計測
対象物に投射する光投射手段と、 前記光投射手段からの光パターンが投射された計測対象
物の画像を撮影する画像撮影手段と、 前記画像撮影手段によって撮影された画像に基づいて、
前記複数の周期関数のそれぞれの位相を計算する位相計
算手段と、 前記位相計算手段によって計算された各位相を、対応す
る周期関数の周期の長いものから順番により周期が長い
周期関数の位相を参照しながら、接続していく位相接続
手段と、 前記位相接続手段によって接続された位相と、前記光投
射手段及び前記画像撮影手段との位置関係と、前記画像
撮影手段によって撮影された画像中の各画素の位置とに
基づいて、前記計測対象物の形状を求める形状算出手段
とを備えることを特徴とする３次元形状測定装置。8. A light projecting means for projecting a light pattern having an intensity change represented by a signal obtained by adding a plurality of periodic functions orthogonal to each other to a measurement object, and a light pattern from the light projecting means is projected. Image capturing means for capturing an image of the measurement target object, based on the image captured by the image capturing means,
Phase calculating means for calculating the phase of each of the plurality of periodic functions; and referring to each phase calculated by the phase calculating means, referring to the phase of the periodic function having a longer cycle in order from the longer cycle of the corresponding periodic function. While connecting the phase connecting means, the phase connected by the phase connecting means, the positional relationship between the light projecting means and the image photographing means, and each of the positions in the image photographed by the image photographing means. A three-dimensional shape measuring device, comprising: shape calculating means for obtaining a shape of the measurement object based on a position of a pixel.
複数の正弦波がそれぞれ最も周期の短い正弦波の整数倍
の周期を有する信号によって表される強度変化を有する
光パターンを計測対象物に投射する光投射ステップと、 前記光投射ステップで光パターンが投射された計測対象
物の画像を撮影する画像撮影ステップと、 前記画像撮影ステップにおいて撮影された画像に基づい
て、前記複数の正弦波のそれぞれの位相を計算する位相
計算ステップと、 前記位相計算ステップで計算された各位相を、対応する
正弦波の周期の長いものから順番により周期が長い正弦
波の位相を参照しながら、接続していく位相接続ステッ
プと、 前記位相接続ステップで接続された位相と、前記光投射
ステップで投射する光の発生位置及び前記画像撮影ステ
ップでの撮影位置の位置関係と、前記画像撮影ステップ
で撮影された画像中の各画素の位置とに基づいて、前記
計測対象物の形状を求める形状算出ステップとを含むこ
とを特徴とする３次元形状測定方法。9. An object to be measured is a signal obtained by adding a plurality of sine waves, wherein the plurality of sine waves have an intensity change represented by a signal having a cycle of an integral multiple of the shortest cycle sine wave. A light projecting step of projecting an object, an image photographing step of photographing an image of the measurement target on which the light pattern is projected in the light projecting step, and the plurality of sine waves based on the image photographed in the image photographing step. A phase calculation step of calculating each phase of the wave, and connecting the phases calculated in the phase calculation step with reference to the phase of the sine wave having a longer cycle in order from the longer cycle of the corresponding sine wave. Phase connecting step, the phase connected in the phase connecting step, the generation position of light projected in the light projection step, and the image capturing step A shape calculation step of obtaining a shape of the measurement object based on a positional relationship between shooting positions in the image and a position of each pixel in an image shot in the image shooting step. Shape measurement method.
記複数の正弦波がそれぞれ最も周期の短い正弦波の整数
倍の周期を有する信号によって表される強度変化を有す
る光パターンを計測対象物に投射させる光投射ステップ
と、 前記光投射ステップで光パターンが投射された計測対象
物について撮影された画像を取り込む画像取込ステップ
と、 前記画像取込ステップで取り込まれた画像に基づいて、
前記複数の正弦波のそれぞれの位相を計算する位相計算
ステップと、 前記位相計算ステップで計算された各位相を、対応する
正弦波の周期の長いものから順番により周期が長い正弦
波の位相を参照しながら、接続していく位相接続ステッ
プと、 前記位相接続ステップで接続された位相と、前記光投射
ステップで投射する光の発生位置及び前記画像撮影ステ
ップでの撮影位置の位置関係と、前記画像取込ステップ
で取り込まれた画像中の各画素の位置とに基づいて、前
記計測対象物の形状を求める形状算出ステップとを実行
させるプログラムを記録することを特徴とするコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体。10. A signal to which a plurality of sine waves are added, wherein the plurality of sine waves have an intensity change represented by a signal having a cycle of an integral multiple of a sine wave having the shortest cycle. A light projection step of projecting an object, an image capture step of capturing an image captured of the measurement target on which the light pattern is projected in the light projection step, and an image captured in the image capture step.
A phase calculation step of calculating each phase of the plurality of sine waves, and referring to each phase calculated in the phase calculation step, a phase of the sine wave having a longer cycle in order from a long cycle of the corresponding sine wave. A phase connection step of connecting, a phase connection in the phase connection step, a positional relationship between a light generation position in the light projection step, and a shooting position in the image shooting step, and the image A computer-readable recording medium for recording a program for executing a shape calculating step of obtaining a shape of the measurement object based on a position of each pixel in an image captured in the capturing step.
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|---|---|
| JP (1) | JP3199041B2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006201037A (en) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Ricoh Co Ltd | Shape measuring apparatus |
| JP2008500524A (en) * | 2004-05-25 | 2008-01-10 | アンシディス | Surface strain measuring device |
| US7359547B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-04-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Pseudo three dimensional image generating apparatus |
| JP2008145209A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Nec Engineering Ltd | Device for measuring three-dimensional shape, and method for measuring three-dimensional shape |
| JP2009128030A (en) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Grid projection type moire device and shape measuring method |
| JP2010151842A (en) * | 2010-03-26 | 2010-07-08 | Nec Engineering Ltd | Three-dimensional shape measuring instrument and three-dimensional shape measurement method |
| JP2010175554A (en) * | 2010-03-26 | 2010-08-12 | Nec Engineering Ltd | Device and method for measuring three-dimensional shape |
| JP2011505570A (en) * | 2007-12-04 | 2011-02-24 | シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Method and apparatus for recording an image of an object to be recorded |
| US8954181B2 (en) | 2010-12-07 | 2015-02-10 | Sirona Dental Systems Gmbh | Systems, methods, apparatuses, and computer-readable storage media for designing and manufacturing custom dental preparation guides |
| CN108362228A (en) * | 2018-02-11 | 2018-08-03 | 西安知象光电科技有限公司 | A kind of hybrid three-dimensional measuring apparatus of finishing tool grating and measurement method based on double ray machines |
| CN114234852A (en) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | Multi-view structured light three-dimensional measurement method and system based on optimal mapping point set matching |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4830871B2 (en) * | 2007-01-26 | 2011-12-07 | パナソニック電工株式会社 | 3D shape measuring apparatus and 3D shape measuring method |
| JP5032943B2 (en) * | 2007-11-06 | 2012-09-26 | パナソニック株式会社 | 3D shape measuring apparatus and 3D shape measuring method |
-
1998
- 1998-11-17 JP JP32628898A patent/JP3199041B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7359547B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-04-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Pseudo three dimensional image generating apparatus |
| JP4739330B2 (en) * | 2004-05-25 | 2011-08-03 | アンシディス | Surface strain measuring device |
| JP2008500524A (en) * | 2004-05-25 | 2008-01-10 | アンシディス | Surface strain measuring device |
| JP2006201037A (en) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Ricoh Co Ltd | Shape measuring apparatus |
| JP2008145209A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Nec Engineering Ltd | Device for measuring three-dimensional shape, and method for measuring three-dimensional shape |
| JP4516949B2 (en) * | 2006-12-08 | 2010-08-04 | Ｎｅｃエンジニアリング株式会社 | Three-dimensional shape measuring apparatus and three-dimensional shape measuring method |
| JP2009128030A (en) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Grid projection type moire device and shape measuring method |
| JP2011505570A (en) * | 2007-12-04 | 2011-02-24 | シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Method and apparatus for recording an image of an object to be recorded |
| US8957954B2 (en) | 2007-12-04 | 2015-02-17 | Sirona Dental Systems Gmbh | Recording method for obtaining an image of an object and recording device |
| JP2010151842A (en) * | 2010-03-26 | 2010-07-08 | Nec Engineering Ltd | Three-dimensional shape measuring instrument and three-dimensional shape measurement method |
| JP2010175554A (en) * | 2010-03-26 | 2010-08-12 | Nec Engineering Ltd | Device and method for measuring three-dimensional shape |
| US8954181B2 (en) | 2010-12-07 | 2015-02-10 | Sirona Dental Systems Gmbh | Systems, methods, apparatuses, and computer-readable storage media for designing and manufacturing custom dental preparation guides |
| CN108362228A (en) * | 2018-02-11 | 2018-08-03 | 西安知象光电科技有限公司 | A kind of hybrid three-dimensional measuring apparatus of finishing tool grating and measurement method based on double ray machines |
| CN114234852A (en) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | Multi-view structured light three-dimensional measurement method and system based on optimal mapping point set matching |
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