JP2001012925A - 三次元形状計測方法及び装置並びに記録媒体 - Google Patents

三次元形状計測方法及び装置並びに記録媒体

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JP2001012925A JP2000082414A JP2000082414A JP2001012925A JP 2001012925 A JP2001012925 A JP 2001012925A JP 2000082414 A JP2000082414 A JP 2000082414A JP 2000082414 A JP2000082414 A JP 2000082414A JP 2001012925 A JP2001012925 A JP 2001012925A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一つ以上の光源とカメラを組み合わせることに
よって実用的な三次元形状計測を実現可能とする装置の
提供。 【解決手段】制御手段253は光投射器201、202からの正
弦波光パターンの位相値を２π／４ずつずらしカメラ20
3、204で画像撮影する処理を計4回繰り返し、位相計算
手段210は画像信号9〜12を入力し異なる位相の正弦波光
パターンで撮影された画像群から画素毎に位相信号13を
出力し、絶対位相決定手段215〜220は位相信号15〜18の
二つを入力し絶対位相が決定可能な画素位置の絶対位相
値を決定し絶対位相信号20〜31を出力し、絶対位相変換
手段221は三次元座標計算制御信号33で切替られる位相
信号と絶対位相信号を入力し絶対位相信号を参照し位相
信号中の絶対位相が未決定の画素位置の位相値を絶対位
相へと変換し、三次元座標変換手段222は、絶対位相変
換信号32と三次元座標計算制御信号33を入力し三次元座
標信号34を出力し、三次元座標合成手段226は三次元座
標信号35〜38を入力とし4つの形状情報を合成して合成
三次元座標信号39を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元形状計測技
術に関し、特に位相シフト法に基づく三次元形状計測方
法、計測装置及び、該三次元形状計測をデータ処理装置
で実行させる記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、物体の三次元形状を計測する
様々な手法が提案されている。その中の一つの手法とし
て、まず、縞走査を導入した格子パターン投影法につい
て、文献（１）（「縞走査を導入した格子パターン投影
法」(精密工学会誌, Vol.55, No.10, pp.1817−1822, 1
989年)）に基づいて説明する。
【０００３】図１１は、文献（１）で記されている三次
元形状計測装置の概略図を示す。図１１を参照すると、
光源101から正弦波状に濃淡値が印刷されている格子102
を通して、物体100に対して正弦波状の輝度分布を持つ
光パターンを投影する。該物体100上の点Ｐ104をカメラ
103で撮影する。画像上における該点Ｐ104の座標値を
ｘ、該座標ｘにおける輝度値をI(x)とし、輝度値I(x)を
次式(1)で表わす。
【０００４】ここで、Ａ0(x)はバイアス成分であり、φ
とα(x)は位相である。
【０００５】物体100を静止させたままで格子102を軸ｕ
方向へと、印刷した正弦波パターンの波長の１／Ｎずつ
Ｎ回ずらしながら画像を撮影してゆく。撮影された画像
は、物体100に投影された正弦波光パターンが２π／Ｎ
ラジアンずつ進行してゆくように見える。これを位相φ
が、０ラジアンから２π／Ｎラジアンずつ２（Ｎ−１）
π／Ｎラジアン(但し、Ｎは正の整数)までずれてゆくと
解釈すると、ｋ回目(０≦ｋ≦Ｎ)に得られるｘ地点での
輝度値Ｉk(x)は、次式(2)で表わすことができる。
【０００６】位相α(x)は、ｋ＝０番目に撮影した画像
におけるｘ地点での位相値となる。点Ｐ104は、カメラ
スクリーン上の座標ｘからレンズ中心を通過する半直線
上に存在する。光源101から見たとき点Ｐ104は、正弦波
格子102上において位相α(x)の直線と、光源101で決ま
る平面上に存在する。故に上記直線と平面との交点を求
めれば、該交点の三次元座標値が点Ｐ104のものである
ことがわかる。
【０００７】上式(2)は、次式(3)で示す新しい2つの係
数α1(x)、Ｂ1(x)を導入することで、次式(4)と書き換
えることができる。
【０００８】ａ1(x)、ｂ1(x)は、それぞれＮ回の撮影で
得たｘ地点での輝度値Ｉ0(x),・・・,ＩN-1(x)を用い
て、次式(5)で求まる。位相α(x)は、次式(6)で求ま
る。
【０００９】上記した位相計算をカメラ103で撮影され
た画像上の各画素で実行することで、画像上の物体100
の位相値が得られる。
【００１０】ところで、上式(6)から得られるα(x)は、
逆正接関数tan-1()を用いて計算していることからも分
かるように、全て−πからπまでの間に折り返されてし
まっている。このため、求められた位相α(x)は、２π
の整数倍だけ不定性を持ってしまい、このままでは物体
100の三次元形状を求めることができない。
【００１１】このように、物体100全体に対して、一周
期だけからなる正弦波パターンを投射することで、位相
を一意に決められるようにすることができるが、このと
き、物体100全体に、−π〜πまでの狭い位相値を割り
付けるために、高い計測精度が得られない、という問題
点がでてくる。
【００１２】そこで、通常、初期位相の値域を広げ、物
体100に対して複数周期の正弦波パターンを投射するこ
とで、位相の一意性を犠牲にして計測精度を向上させる
方法がとられている。図１２は、カメラ103で撮影され
た画像上の各画素において、求めた位相の例である位相
画像105を示す図である。図１２では、位相−πからπ
ラジアンを、黒から白へと割り付けて示している。
【００１３】図１２に示すように、例えば平面を計測し
たとしても、不連続な位相が得られてしまうため、何ら
かの手法で画像内で相対的な位相値を決定して、連続し
た値へと変換する必要がある。またそのままでは位相値
の絶対値は得られないため、何らかの手法で別途絶対位
相を決定しなければならない。
【００１４】−πからπの間へと折り畳まれた位相を連
続となるように変換する従来の位相接続手法としては、
例えば文献（２）（T. R. Judge And P. J. Ｂryansto
n−Cross, “Ａ Review of Phase Unwrapping Tech
niques in Fringe Ａnalysis”、Optics and Lase
rs in Engineering, Vol.21, pp.199−239, 1994年)
等の記載が参照される。以下に、位相接続方法の中で最
も単純な位相格子計数/走査手法(the phase fringe
counting/scanning approach)について、該文献（２）
のpp.211−212に基づき説明する。
【００１５】この手法は、以下の手順から構成される。
【００１６】（１）入力画像に対して空間的な広がりを
持つフィルタや、ＦＦＴ(高速フーリエ変換)などを利用
したＬＰＦ(低周波濾過フィルタ)を適用してノイズを除
去する。ノイズ除去された画像から、位相を式(6)など
に基づき計算する。
【００１７】（２）隣接画素間の位相差に対して閾値処
理し、位相の不連続境界(πから−πへの値の変化)を求
める。
【００１８】（３）画像を水平方向へと、行毎に走査
し、前記位相の不連続境界を通過する毎に２πを加減す
ることで、隣接画素間で水平方向に連続する位相値を求
める。
【００１９】（４）行毎に連続した位相値を垂直方向で
比較し、画像全体で連続した位相値へと更に変換する。
【００２０】一般に位相接続方法は、上記手法に限ら
ず、物体100の表面が十分滑らかであり計測位相値には
大きな値の変化は含まれない、ノイズが少ない、などの
仮定が成り立たないと良い結果が得られない、という問
題点を持っている。このため位相接続処理は、自動計測
において大きな問題となり得る。
【００２１】位相接続処理では単に、−πからπまでに
折り畳まれた位相値を、全体として連続となるよう変換
するだけであり、絶対値としての位相値が得られるわけ
ではない。このため、位相値には依然として２πの整数
倍の不確定性が残されている。
【００２２】前記文献（１）（「縞走査を導入した格子
パターン投影法」）には、絶対位相値から三次元座標値
への変換方法が記載されているが、位相の絶対値を定め
る方法については何も記載されていない。
【００２３】前記文献（１）の著者らにより、位相値の
絶対値を定める手法を含んだ方法が、文献（３）（「縞
走査を導入した格子パターン投影法(第２報)−−−正弦
格子の利用−−−」、精密工学会誌,Vol.58,No.7,pp.11
73−1178,1992年)に記載されている。
【００２４】上記文献（３）では、格子のうちの一つを
他のものよりも1.5倍太くしておくことで、画像上で自
動判別可能であるよう工夫している。この太い縞の適当
な位置を、絶対位相０などとしておくことで、位相値か
ら不確定性を除くことが可能となる。
【００２５】得られた位相の絶対値から三次元座標値を
求める方法について、図１３を参照して説明する。座標
（Ｘ0，Ｚ0）に置かれた光源101から、光軸方向ｎ￣
（記号￣はベクトルを示す）に距離ｉだけ離して置かれ
た格子102を通して物体100へ向けて光パターンを投射す
る。格子102はピッチｐで正弦波が印刷されており、光
軸ｎ￣において初期位相が０となるよう調整されている
とする。また光軸ｎ￣とＸ軸との間のなす角度はθであ
るとする。
【００２６】ここで、点Ｐ104である（Ｘ，Ｚ）地点に
絶対位相αを持つ光が照射されていることを、焦点距離
ｆを持つカメラ103により観測できたとする。カメラ103
内部のスクリーン106上に、点Ｐ104が座標ｘへと投射さ
れたとすると、カメラ103から点Ｐ104への見こみ角γは
次式(7)により求めることができる。
【００２７】このとき同時に次式(8)も成り立つ。
【００２８】また絶対位相αを持つ光パターンは、Ｘ軸
に対して角θ＋βで投射されているとする。角βは格子
周期ｐと光源101と格子102間距離ｉを利用して、式(9)
で得ることができる。
【００２９】前述と同様に、光源101から点Ｐ104への、
Ｘ軸を基準とした見こみ角θ＋βを求めると、次式(10)
となる。
【００３０】上式(7)から上式(10)までを利用すると、
点Ｐ104の座標（Ｘ，Ｚ）は、スクリーン107上で撮影さ
れている位置ｘと絶対位相α、装置の構成とから、次式
(11)により求められる。
【００３１】また別の文献（４）（特開平１１−１１８
４４３号公報）には、上記文献（１）などの正弦波投射
と同様な高精度性能を持ちながら、位相計算において式
（６）で示したような計算コストの高い逆正接関数tan
-1()関数ではなく、加減乗除だけで求めることができ
る、三角波による手法が提案されている。この手法は、
基本的に、上記文献（１）のバリエーションであるた
め、同様に位相接続方法や絶対位相の決定が必要とな
る。これらは、上記文献（１）の手法と同様に、上記文
献（２）や（３）と同様な手法により実行することにな
る。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】上記文献（１）（「縞
走査を導入した格子パターン投影法」）や、文献（４）
（「形状計測装置」）に基づく従来の方法は、主に、以
下の５つの問題を有している。
【００３３】（１）光源101とカメラ103の光軸が異なる
ため、カメラ103から観測可能であるが正弦波パターン
は照射されてない領域が存在し、該当領域での三次元形
状計測ができない。
【００３４】(２)カメラ103から観測できない領域があ
り、該当領域での三次元形状計測ができない。
【００３５】(３)位相の絶対値を自動で求めることが困
難であり、２πの整数倍だけ異なる位相値は見分けがつ
かない、即ち絶対的な三次元形状が得られない。
【００３６】(４)−πからπへと折り畳まれた位相値を
連続に接続する手法を、自動実行することは一般に困難
である。
【００３７】（５）投射した波形は、光投射器の様々な
問題により、正弦波や三角波などの、上記文献に記載さ
れているような、理想的な取り扱いが可能なように機器
を構成することは難しい。
【００３８】このうち、(３)は絶対位相決定に関する問
題である。絶対位相を定めるためには、以下のように自
動処理と絶対的な三次元形状計測の間でのトレードオフ
が存在する。
【００３９】（ａ）格子102上の正弦縞に幅を変えるな
どによる目印をつけて、自動検出できるよう工夫する。
【００４０】（ｂ）計測対象物体100の適当な地点を、
計測位置のある決まった位置へと来るように、手作業な
どで物体100の位置を決めておく。計測した位相値に対
して、該当地点を手作業などで指示し絶対位相を定め
る。
【００４１】（ｃ）物体100の表面上の適当な地点を手
作業などで計測し、計測位相値へと反映させる。
【００４２】（ｄ）絶対的な三次元形状をあきらめる。
位相値のオフセットを適当な手法で自動に決定する。
【００４３】上記（ａ）は、文献（３）（「縞走査を導
入した格子パターン投影法(第２報)−−−正弦格子の利
用−−−」）に記載されている方法であるが、カメラ10
3により観測される正弦波状の輝度分布の幅は、本当に
幅が広いのか、計測対象となる物体100の三次元形状に
よりたまたま広く見えているだけなのかを判別すること
は困難である。
【００４４】上記（ｂ）、（ｃ）は、自動処理をあきら
め何らかの手作業を介する方法であり、著しく応用範囲
を狭めてしまう。
【００４５】上記（ｄ）は、例えばカメラ103の画像中
央位置での位相値を−πからπの範囲に入るよう適当に
オフセットを定めるなど自動化するものであり、絶対的
な三次元形状計測をあきらめる方法である。
【００４６】図１４を参照して、絶対位相値が不明であ
るときの問題点を説明する。位相計算・位相接続までの
処理により、カメラ103から視線Ａ111方向に位相値α
が、視線Ｂ112方向にα＋２πが得られ、両視線間では
位相値は滑らかに変化していることがわかったとする。
【００４７】光源101より格子102を通過して、絶対位相
αが投射される方向113、絶対位相α＋２πが投射され
る方向114、絶対位相α＋４πが投射される方向115、絶
対位相α＋６πが投射される方向116を、図１４に示す
ように、延長しておく。
【００４８】図１４により絶対位相値がわからないと
き、カメラ103で観測された物体表面は、物体表面Ａ10
8、Ｂ109、C110などのいずれかが区別できないことにな
る。
【００４９】ここで、適当に位相のオフセットを定める
ことは、物体表面Ａ108、Ｂ109、C110から一つを適当に
選択することと同義である。図１４から直ちにわかるよ
うに、この選択の結果として、面の傾きや長さが実際と
は異なる計測結果が得られる場合が生じてしまう。計測
対象物体は、様々な面から構成されているため、それぞ
れについて同様な変形がなされ、計測された物体形状は
全体に歪んだものとなってしまう。この方法では自動計
測が可能であるが、絶対的な三次元形状が得られず応用
範囲を狭めてしまうこととなる。
【００５０】問題点（１）、（２）は、共に死角の問題
であり、（１）の解決には光源を、（２）の解決にはカ
メラを、それぞれ必要なだけ増設する必要がある。
【００５１】しかしながら、前記文献（３）の手法その
ままでは、自動での絶対的な三次元形状取得はできな
い。そのため、複数の光源もしくはカメラの組から得ら
れる複数の三次元形状計測結果はそれぞれ独立に歪みを
持ってしまう。このため、死角をなくそうと光源やカメ
ラを増設しても、自動計測結果を統合・合成することが
できず、何らかの手作業を介する必要がある。
【００５２】問題点（４）は位相接続の問題である。前
記文献（２）（「Ａ Review of Phase Unwrapping Tech
niques in Fringe Ａnalysis」）に述べられているよう
に、例えば従来手法の位相格子計数/走査手法が良い結
果を出力するためには、位相値が−πからπへと飛ぶ境
界がきれいに得られることが前提となっている。
【００５３】しかしながら、現実にはノイズの影響など
により境界が余計に現れたり、必要な境界が消えるなど
によりうまく働かないことが多い。他の従来の手法でも
同様な問題点を少なからず内包しており、例えば前記文
献（２）（「Ａ Review ofPhase Unwrapping Techniqu
es in Fringe Ａnalysis」）では、位相接続処理の性能
が、自動三次元形状計測処理を実行するための一つの課
題である旨が記載されている。
【００５４】また問題点（５）では、実際の機器構成上
の問題であり、機械工作精度などにより理論的な取り扱
いの易しい正弦波や三角波などの波形を生成することは
それほど易しくない。前記文献（１）では、ロンキー格
子が自然にぼけたパターンから、式（６）によって求め
た位相値αは、正確な正弦波パターンから求めた位相値
とあまり変わらないと述べられている。しかし、文献
（５）（「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｐｈａｓｅ−
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ」、Ｋ
ａｔｈｅ ｒｉｎｅ Ｃｒｅａｔｈ、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．
６８０、Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔ
ｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ、ｐｐ．１９−２８
（１９８６））に記載されているように、正弦波などか
らのずれは、式（６）により計算される位相値αに少な
からず影響を与える。例えばハードウェアの価格を低減
したり、より高精度な計測を目指すには理論的な正弦波
や三角波などからのずれを補償できるような手法の実現
が課題とされる。
【００５５】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、位相シフト法に基
づく三次元形状計測において、一つ以上の光源とカメラ
を組み合わせることによって、（１）死角の問題、
（２）絶対位相値の決定、（３）確実な位相接続処理、
を自動で実行することが可能とする装置及び方法を提供
することにある。本発明の別の目的は、（４）より廉価
にして、より高精度な計測性能を確保する装置及び方法
を提供することにある。
【００５６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する、第
１の発明は、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターン
を、位相をずらしながら計測物体へと投射する工程と、
光パターンを位相をずらしながら照射した計測物体を、
二つの異なる方向から撮像する工程と、該二つの方向か
ら撮像された画像列1、2から、それぞれについて第１の
初期位相画像、2を計算する工程と、光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する三次元座
標位置候補群を求める工程と、第２の撮像位置を基にし
て、該第２の初期位相画像において前記三次元座標位置
群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を
参照し、前記第１の初期位相画像における注目画素の初
期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が
一意に決定できるかどうか判定する工程と、一意に決定
できた画素位置により三次元座標位置を求め、前記第１
の初期位相画像、2における該当画素の初期位相の絶対
値を決定する工程と、以上三つの工程を第１の初期位相
画像の全画素について繰り返す工程と、前記光パターン
の初期位相の絶対値を参照しながら、第１の初期位相画
像、2から絶対位相画像1、2へと変換する工程と、該絶
対位相画像1、2の各画素における絶対位相と、前記光パ
ターン投射位置と前記画像1、2の撮像位置を基に、各画
素における計測物体の三次元座標位置を求めることを特
徴とする。
【００５７】第２の発明は、前記第１の発明の三次元形
状計測方法において、初期位相画像から初期位相の絶対
値を決定する工程において、光パターン投射位置と第１
の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画像におけ
る注目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座標
位置候補群を求める工程と、第２の撮像位置を基にし
て、該第２の初期位相画像において前記第１の三次元座
標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期
位相を参照し、前記第１の初期位相画像における注目画
素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素
位置が一意に決定できるかどうか判定する工程と、光パ
ターン投射位置と第２の撮像位置を基にして、前記第２
の初期位相画像における前記一意に決定された画素の初
期位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群を求
める工程と、第１の撮像位置を基に、該第１の初期位相
画像において前記第２の三次元座標位置群に対応する画
素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第
２の初期位相画像における一意に決定された画素の初期
位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一
意に決定されるかどうか判定する工程と、両工程により
一意に決定できた画素位置により三次元座標位置を求
め、前記初期位相画像1、2における該当画素の初期位相
の絶対値を決定する工程と、前記五つの工程を初期位相
画像1の全画素について繰り返す工程を有することを特
徴とする。
【００５８】第３の発明は、前記第１、第２の発明にお
いて、三つ以上の異なる方向から撮像する工程を有する
ことを特徴とする。
【００５９】第４の発明は、二つの異なる方向からそれ
ぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位
相をずらしながら計測物体へと投射する工程と第１の光
パターンを位相をずらしながら照射し計測物体を撮像し
た後、第２の光パターンを位相をずらしながら照射し計
測物体を撮像する工程と、該二つの光パターンにより撮
像された画像列1、2から、それぞれについて初期位相画
像1、2を計算する工程と、第１の光パターン投射位置と
撮像位置を基にして、前記初期位相画像1における注目
画素の初期位相から、対応する三次元座標位置候補群を
求める工程と、第２の光パターン照射位置と三次元座標
位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、第２の初
期位相画像における前記注目画素の初期位相と比較し、
同一となる初期位相が一意に決定できるかどうか判定す
る工程と、一意に決定できた三次元座標位置から、二つ
の光パターンの初期位相の絶対値を決定する工程と、前
記三つの工程を初期位相画像1の全画素について繰り返
す工程と、前記光パターンの初期位相の絶対値を参照し
ながら、初期位相画像1、2から絶対位相画像1、2へと変
換する工程と、該絶対位相画像1、2の各画素における絶
対位相と、前記二つの光パターン投射位置と画像撮像位
置を基に、各画素における計測物体の三次元座標位置を
求めることを特徴とする。
【００６０】第５発明は、第４の発明において、初期位
相画像から初期位相の絶対値を決定する工程において、
第１の光パターン投射位置と撮像位置を基にして、前記
初期位相画像1における注目画素の初期位相から、対応
する第１の三次元座標位置候補群を求める工程と、第２
の光パターン照射位置と第１の三次元座標位置候補群か
ら、取り得る位相値群を参照し、第２の初期位相画像に
おける前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初
期位相が一意に決定できるかどうか判定する工程と、第
２の光パターン投射位置と撮像位置を基にして、前記第
２の初期位相画像における注目画素の初期位相から、対
応する第２の三次元座標位置候補群を求める工程と、第
１の光パターン照射位置と第２の三次元座標位置候補群
から、取り得る位相値群を参照し、初期位相画像1にお
ける前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期
位相が一意に決定されるかどうか判定する工程と、両工
程により一意に決定できた三次元座標位置から、二つの
光パターンの初期位相の絶対値を決定する工程と、前記
六つの工程を初期位相画像1の全画素について繰り返す
ことを特徴とする。
【００６１】第６の発明は、第４、第５の発明におい
て、三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空間的に縞状
の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずらしながら計
測物体へと投射する工程を有することを特徴とする。
【００６２】第７の発明は、二つの異なる方向からそれ
ぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位
相をずらしながら計測物体へと投射する工程と第１の光
パターンを位相をずらしながら照射し計測物体を二つの
異なる方向から撮像した後、第２の光パターンを位相を
ずらしながら照射し同様に二つの異なる方向から計測物
体を撮像する工程と、第１の光パターンにより二つの方
向から撮像された画像列1、2から、それぞれについて初
期位相画像1、2を計算する工程と、第２の光パターンに
より二つの方向から撮像された画像列3、4から、それぞ
れについて初期位相画像3、4を計算する工程と、第１の
光パターン投射位置と第１の撮像位置を基にして、第１
の光パターンにより第１の撮像位置から得られた初期位
相画像1における注目画素の初期位相から、対応する第
１の三次元座標位置候補群を求める工程と、第２の撮像
位置を基にして、第２の光パターンにより第２の撮像位
置から得られた初期位相画像4における第１の三次元座
標位置候補群の対応画素位置群を求め、該対応画素群の
初期位相から第２の三次元座標位置候補群を求める工程
と、第１、第２の三次元座標位置候補群を比較し、重複
する座標点が一意に決定できるかどうか判定する工程
と、一意に決定できた三次元座標位置から、二つの光パ
ターンの初期位相の絶対値を決定する工程と、前記四つ
の工程を初期位相画像1の全画素について繰り返す工程
と、前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
ら、初期位相画像1、2、3、4から絶対位相画像1、2、
3、4へと変換する工程と、該絶対位相画像1、2、3、4の
各画素における絶対位相と、前記二つの光パターン投射
位置と画像撮像位置を基に、各画素における計測物体の
三次元座標位置を求めることを特徴とする。
【００６３】第８の発明は、第７の発明において、初期
位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、第１の光パターンにより第１の撮像位置から得ら
れた初期位相画像1における注目画素の初期位相から、
対応する第１の三次元座標位置候補群を求める工程と、
第２の撮像位置を基にして、第２の光パターンにより第
２の撮像位置から得られた初期位相画像4における第１
の三次元座標位置候補群の対応画素位置群を求め、該対
応画素群の初期位相から第２の三次元座標位置候補群を
求める工程と、第１、第２の三次元座標位置候補群を比
較し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定
する工程と、第２の撮像位置を基にして、一意に決定で
きた三次元座標位置に対応する画素の初期位相から、対
応する第３の三次元座標位置候補群を求める工程と、第
１の撮像位置を基にして、第２の光パターンにより第２
の撮像位置から得られた初期位相画像1における第３の
三次元座標位置候補群の対応画素位置群を求め、該対応
画素群の初期位相から第４の三次元座標位置候補群を求
める工程と、第３、第４の三次元座標位置候補群を比較
し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定す
る工程と、一意に決定できた三次元座標位置から、二つ
の光パターンの初期位相の絶対値を決定する工程と、前
記七つの工程を初期位相画像1の全画素について繰り返
すことを特徴とする。
【００６４】第９の発明は、第７の発明において、初期
位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、前記初期位相画像1における注目画素の初期位相
から、対応する三次元座標位置候補群を求める工程と、
第２の撮像位置を基にして、第１の光パターンにより第
２の撮像位置から得られた第２の初期位相画像において
前記三次元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそ
れぞれの初期位相を参照し、前記初期位相画像1におけ
る注目画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ
対応画素位置が一意に決定できるかどうか判定する工程
と、一意に決定できた画素位置により三次元座標位置を
求め、前記初期位相画像における該当画素の初期位相の
絶対値を決定する工程と、以上三つの工程を初期位相画
像1の全画素について繰り返す工程を特徴とする。
【００６５】第１０発明は、第７の発明において、初期
位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、前記初期位相画像1における注目画素の初期位相
から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求める工
程と、第２の撮像位置を基にして、第１の光パターンに
より第２の撮像位置から得られた第２の初期位相画像に
おいて前記第１の三次元座標位置群に対応する画素位置
群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記初期位相
画像1における注目画素の初期位相と比較し、同一の初
期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるかどうか
判定する工程と、第１の光パターン投射位置と第２の撮
像位置を基にして、前記第２の初期位相画像における前
記一意に決定された画素の初期位相から、対応する第２
の三次元座標位置候補群を求める工程と、第１の撮像位
置を基に、第１の光パターンにより第１の撮像位置から
得られた初期位相画像1において前記第２の三次元座標
位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位
相を参照し、前記初期位相画像2における一意に決定さ
れた画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対
応画素位置が一意に決定されるかどうか判定する工程
と、両工程により一意に決定できた画素位置により三次
元座標位置を求め、前記初期位相画像における該当画素
の初期位相の絶対値を決定する工程と、前記五つの工程
を初期位相画像1の全画素について繰り返す工程を持つ
ことを特徴とする。
【００６６】第１１の発明は、第７の発明において、初
期位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、前記初期位相画像1における注目画素の初期位相
から、対応する三次元座標位置候補群を求める工程と、
第２の光パターン照射位置と三次元座標位置候補群か
ら、取り得る位相値群を参照し、第２の光パターンによ
り第１の撮像位置から得られた初期位相画像3における
前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相
が一意に決定できるかどうか判定する工程と、一意に決
定できた三次元座標位置から、前記初期位相画像におけ
る該当画素の初期位相の絶対値を決定する工程と、前記
三つの工程を初期位相画像1の全画素について繰り返し
初期位相の絶対値を決定する工程を持つことを特徴とす
る。
【００６７】第１２の発明は、第７の発明において、初
期位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、前記初期位相画像1における注目画素の初期位相
から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求める工
程と、第２の光パターン照射位置と第１の三次元座標位
置候補群から、取り得る位相値群を参照し、第２の光パ
ターンにより第１の撮像位置から得られた初期位相画像
3における前記注目画素の初期位相と比較し、同一とな
る初期位相が一意に決定できるかどうか判定する工程
と、第２の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基に
して、前記初期位相画像3における注目画素の初期位相
から、対応する第２の三次元座標位置候補群を求める工
程と、第１の光パターン照射位置と第２の三次元座標位
置候補群から、取り得る位相値群を参照し、第１の光パ
ターンにより第１の撮像位置から得られた初期位相画像
1における前記注目画素の初期位相と比較し、同一とな
る初期位相が一意に決定されるかどうか判定する工程
と、両工程により一意に決定できた三次元座標位置か
ら、前記初期位相画像における該当画素の初期位相の絶
対値を決定する工程と、前記六つの工程を初期位相画像
1の全画素について繰り返すことを特徴とする。
【００６８】第１３の発明は、第７の発明において、初
期位相画像から初期位相の絶対値を決定する工程におい
て、請求項7から12までに記載の初期位相の絶対値を決
定する工程を組み合わせることを特徴とする。
【００６９】第１４発明は、第７から第13の発明におい
て、三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空間的に縞状
の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずらしながら計
測物体へと投射する工程を持つことを特徴とする。
【００７０】第１５の発明は第７から第14の発明におい
て、三つ以上の異なる方向から撮像する工程を持つこと
を特徴とする。
【００７１】第１６の発明は第７から第１５の発明にお
いて、投射する光パターンが、正弦波状であることを特
徴とする。
【００７２】第１７の発明の三次元形状計測装置は、光
投射手段制御信号を入力とし、空間的に縞状の輝度分布
を持つ光パターンを、制御信号に合わせて位相をずらし
ながら計測物体へと投射する光投射手段と、カメラ制御
信号Ａ、Ｂをそれぞれ入力とし、制御信号に合わせて計
測物体を二つの異なる方向から撮像し、それぞれカメラ
出力信号Ａ、Ｂとして出力するカメラＡ、Ｂと、前記カ
メラ出力信号Ａ、Ｂを入力とし、撮像された画像を記録
しておき、随時、画像信号Ａ、Ｂとして出力する画像記
憶手段Ａ、Ｂと、位相計算制御信号により切り替えられ
る、前記画像信号ＡまたはＢを入力とし、画像列から各
画素毎に初期位相値を計算して位相信号として出力する
位相計算手段と、位相計算制御信号により振り分けられ
る、前記位相信号を入力とし、前記画像信号Ａ、Ｂから
計算した位相値を記録しておき随時、位相信号Ａ、Ｂと
して出力する位相記憶手段Ａ、Ｂと、前記位相信号Ａ、
Ｂを入力とし、前記光投射手段と前記カメラＡの位置を
基にして、前記位相信号Ａにおける注目画素の初期位相
から対応する三次元座標位置候補群を求め、前記カメラ
Ｂの位置を基にして、前記位相信号Ｂにおいて前記三次
元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの
初期位相を参照し、初期位相信号Ａにおける注目画素の
初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置
が一意に決定できるかどうか判定し、一意に決定できた
画素位置により三次元座標位置を求め、前記位相信号
Ａ、Ｂにおける該当画素の初期位相の絶対値を決定する
ことを、前記位相信号Ａの全画素について繰り返し、前
記位相信号Ａに対応して絶対位相信号Ａを、前記位相信
号Ｂに対応して絶対位相信号Ｂを出力する絶対位相決定
手段と、三次元座標計算制御信号により切り替えられ
る、前記絶対位相信号ＡまたはＢと前記位相信号Ａまた
はＢを入力とし、前記位相信号ＡまたはＢ中における絶
対位相が未決定である画素について、周辺の絶対位相が
既に決定している画素からの差が小さくなるように絶対
位相を決定してゆくことを、前記位相信号ＡまたはＢの
全画素について繰り返し、それぞれ絶対位相変換信号Ａ
またはＢとして出力する絶対位相変換手段と、三次元座
標計算制御信号により切り替えられる、前記絶対位相変
換信号ＡまたはＢを入力とし、前記光投射手段と前記カ
メラＡまたはＢの位置を基にして、三次元座標値へと変
換し、三次元座標信号ＡまたはＢとして出力する三次元
座標変換手段と、前記三次元座標信号ＡまたはＢを入力
とし、それぞれの前記カメラＡまたはＢに対応する三次
元座標値を記録しておき随時、三次元座標信号Ａまたは
Ｂとして出力する三次元座標記憶手段Ａ、Ｂと、二つの
前記三次元座標信号Ａ、Ｂを入力とし、互いに欠けてい
るデータを補完して合成し、合成三次元座標信号として
出力する三次元座標合成手段と、前記光投射手段制御信
号、前記カメラＡ、Ｂ制御信号、前記位相計算制御信
号、前記三次元座標計算制御信号を出力して、光パター
ンを位相をずらしながら撮像したり、位相計算の入出力
を制御したり、三次元座標計算の入出力を制御する光投
射手段・カメラ制御手段とからなることを特徴とする。
【００７３】第１８の発明は、第１７の発明において、
三次元形状計測装置において、前記絶対位相決定手段
が、前記位相信号Ａ、Ｂと、注目画素位置信号を入力と
し、前記光投射手段と前記カメラＡの位置を基にして、
前記位相信号Ａにおける注目画素の初期位相から対応す
る第１の三次元座標位置候補群を求め、前記カメラＢの
位置を基にして、前記位相信号Ｂにおいて前記第１の三
次元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれ
の初期位相を参照し、前記位相信号Ａにおける注目画素
の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位
置が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記
位相信号Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定画
素信号として出力する第１の絶対位相決定手段と、前記
位相信号Ａ、Ｂと前記一意決定画素信号とを入力とし、
前記光投射手段と前記カメラＢの位置を基にして、前記
位相信号Ｂにおける前記一意決定画素信号における画素
位置と初期位相から、対応する第２の三次元座標位置候
補群を求め、前記カメラＡの位置を基にして、前記位相
信号Ａにおいて前記第２の三次元座標位置群に対応する
画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記
位相信号Ｂにおける一意に決定された画素の初期位相と
比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決
定されるかどうか判定し、以上の二つの判定処理により
一意に決定できた場合に該画素位置により三次元座標位
置を求め、前記位相信号Ａ、Ｂにおける該当画素の初期
位相の絶対値を決定し、前記位相信号Ａに対応して絶対
位相信号Ａを、前記位相信号Ｂに対応して絶対位相信号
Ｂを出力する第２の絶対位相決定手段と、前記位相信号
Ａの全画素を順にスキャンして注目画素位置信号を出力
する第３の絶対位相決定手段とからなることを特徴とす
る。
【００７４】第１９の発明の三次元形状計測装置におい
て、三つ以上の異なる方向から撮像するカメラを持つこ
とを特徴とする。
【００７５】第２０の発明は、光投射手段制御信号Ａ、
Ｂをそれぞれ入力とし、二つの異なる方向からそれぞ
れ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、制御
信号に合わせて位相をずらしながら計測物体へと投射す
る光投射手段Ａ、Ｂと、カメラ制御信号を入力とし、制
御信号に合わせて計測物体を撮像し、カメラ出力信号と
して出力するカメラと、カメラ出力制御信号により切り
替えられる、前記カメラ出力信号を入力として、該二つ
の光パターンＡ、Ｂにより撮像された画像列を記録して
おき随時、画像信号Ａ、Ｂとして出力する画像記憶手段
Ａ、Ｂと、位相計算制御信号により切り替えられる、前
記画像信号ＡまたはＢを入力とし、画像列から各画素毎
に初期位相値を計算して位相信号として出力する位相計
算手段と、位相計算制御信号により振り分けられる、前
記位相信号を入力とし，前記画像信号Ａ、Ｂから計算し
た位相値を記録しておき随時、位相信号Ａ、Ｂとして出
力する位相記憶手段Ａ、Ｂと、前記位相信号Ａ、Ｂを入
力とし、前記光投射手段Ａと前記カメラの位置を基にし
て、前記位相信号Ａにおける注目画素の初期位相から対
応する三次元座標位置候補群を求め、前記光投射手段Ｂ
の位置と三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群
を参照し、前記位相信号Ｂにおける前記注目画素の初期
位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定できる
かどうか判定し、一意に決定できた三次元座標位置か
ら、二つの光パターンの初期位相の絶対値を決定するこ
とを、前記位相信号Ａの全画素について繰り返し、前記
位相信号Ａに対応して絶対位相信号Ａを、前記位相信号
Ｂに対応して絶対位相信号Ｂを出力する絶対位相決定手
段と、三次元座標計算制御信号により切り替えられる、
前記絶対位相信号ＡまたはＢと前記位相信号ＡまたはＢ
を入力とし、前記位相信号ＡまたはＢ中における絶対位
相が未決定である画素について，周辺の絶対位相が既に
決定している画素からの差が小さくなるように絶対位相
を決定してゆくことを、前記位相信号ＡまたはＢの全画
素について繰り返し、それぞれ絶対位相変換信号Ａまた
はＢとして出力する絶対位相変換手段と、三次元座標計
算制御信号により切り替えられる、絶対位相変換信号Ａ
またはＢを入力とし，前記光投射手段ＡまたはＢと前記
カメラの位置を基にして、三次元座標値へと変換し，三
次元座標信号ＡまたはＢとして出力する三次元座標変換
手段と、前記三次元座標信号ＡまたはＢを入力とし、そ
れぞれの前記光投射手段ＡまたはＢに対応する三次元座
標値を記録しておき随時、三次元座標信号ＡまたはＢと
して出力する三次元座標記憶手段Ａ、Ｂと、二つの前記
三次元座標信号Ａ、Ｂを入力とし、互いに欠けているデ
ータを補完して合成し、合成三次元座標信号として出力
する三次元座標合成手段と、前記光投射手段制御信号
Ａ、Ｂ、前記カメラ制御信号、前記カメラ出力制御信
号、前記位相計算制御信号、前記三次元座標計算制御信
号を出力して、二つの前記光投射手段Ａ、Ｂを切り替え
て位相をずらしながら撮像したり、カメラ出力を切り替
えたり、位相計算の入出力を制御したり、三次元座標計
算の入出力を制御する光投射手段・カメラ制御手段とか
らなることを特徴とする。
【００７６】第２１の発明は、前記第２０の発明の絶対
位相決定手段が、前記位相信号Ａ、Ｂと、注目画素位置
信号を入力とし、前記光投射手段Ａと前記カメラの位置
を基にして、前記位相信号Ａにおける注目画素の初期位
相から対応する第１の三次元座標位置候補群を求め、前
記光投射手段Ｂと前記第１の三次元座標位置候補群か
ら、取り得る位相値群を参照し、前記位相信号Ｂにおけ
る前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位
相が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記
位相信号Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定画
素信号として出力する第１の絶対位相決定手段と、前記
位相信号Ａ、Ｂと前記一意決定画素信号とを入力とし、
前記光投射手段Ｂと前記カメラの位置を基にして、前記
位相信号Ｂにおける前記一意決定画素信号における初期
位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群を求
め、前記光投射手段Ａと前記第２の三次元座標位置候補
群から、取り得る位相値群を参照し、前記位相信号Ａに
おける前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初
期位相が一意に決定されるかどうか判定し、以上の二つ
の判定処理により一意に決定できた場合に一意となった
三次元座標位置から、二つの光パターンの初期位相の絶
対値を決定し、前記位相信号Ａに対応して絶対位相信号
Ａを、前記位相信号Ｂに対応して絶対位相信号Ｂを出力
する第２の絶対位相決定手段と、前記位相信号Ａの全画
素を順にスキャンして注目画素位置信号を出力する第３
の絶対位相決定手段とからなることを特徴とする。第２
２の発明は、三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空間
的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずらし
ながら計測物体へと投射する光投射手段を持つことを特
徴とする。
【００７７】第２２の発明は、光投射手段制御信号Ａ、
Ｂをそれぞれ入力とし、二つの異なる方向からそれぞ
れ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、制御
信号に合わせて位相をずらしながら計測物体へと投射す
る光投射手段Ａ、Ｂと、カメラ制御信号Ａ、Ｂをそれぞ
れ入力とし、制御信号に合わせて計測物体を二つの異な
る方向から撮像し、カメラ出力信号Ａ、Ｂとして出力す
るカメラＡ、Ｂと、カメラ出力制御信号により切り替え
られる、カメラ出力信号Ａ、Ｂを入力とし、二つの光パ
ターンでそれぞれ二つのカメラで撮像された画像列を記
録しておき随時、画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ
−Ｂとして出力する四つの画像記憶手段Ａ−Ａ、Ａ−
Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂと、位相計算制御信号により切り替
えられる、前記画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａまたは
Ｂ−Ｂを入力として、画像列から各画素毎に初期位相値
を計算して位相信号として出力する位相計算手段と、位
相計算制御信号により切り替えられる、前記位相信号を
入力とし、前記画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−
Ｂから計算した位相値を記録しておき随時、位相信号Ａ
−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂとして出力する位相記憶
手段Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂと、前記位相信号
Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂを入力とし、前記光投射手段Ａと前記カ
メラＡの位置を基にして、前記光投射手段Ａの光パター
ンにより前記カメラＡの位置から得られた前記位相信号
Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から、対応する第１
の三次元座標位置候補群を求め、前記カメラＢの位置を
基にして、前記光投射手段Ｂの光パターンにより前記カ
メラＢの位置から得られた前記位相信号Ｂ−Ｂにおける
第１の三次元座標位置候補群の対応画素位置群を求め、
該対応画素群の初期位相から第２の三次元座標位置候補
群を求め、前記第１と第２の三次元座標位置候補群を比
較し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定
し、一意に決定できた三次元座標位置から、二つの光パ
ターンの初期位相の絶対値を決定することを、前記位相
信号Ａ−Ａの全画素について繰り返し、前記位相信号Ａ
−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ｂ
−Ｂに対応して絶対位相信号Ｂ−Ｂを出力する絶対位相
決定手段と、三次元座標計算制御信号により切り替えら
れる、前記絶対位相信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂと前記位相
信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂを入力とし、前記位相信号Ａ−
Ａ、Ｂ−Ｂ中における絶対位相が未決定である画素につ
いて、周辺の絶対位相が既に決定している画素からの差
が小さくなるように絶対位相を決定してゆくことを、前
記位相信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂの全画素について繰り返
し、それぞれ絶対位相変換信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂとし
て出力する絶対位相変換手段と、三次元座標計算制御信
号により切り替えられる、絶対位相変換信号Ａ−Ａまた
はＢ−Ｂを入力とし、前記光投射手段Ａと前記カメラＡ
または前記光投射手段Ｂと前記カメラＢの位置を基にし
て、三次元座標値へと変換し、三次元座標信号Ａ−Ａま
たはＢ−Ｂとして出力する三次元座標変換手段と、前記
三次元座標信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂを入力とし、それぞ
れの前記光投射手段Ａと前記カメラＡまたは前記光投射
手段Ｂと前記カメラＢに対応する三次元座標値を記録し
ておき随時、三次元座標信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂとして
出力する三次元座標記憶手段Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂと、二つの
前記三次元座標信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂを入力とし、互いに
欠けているデータを補完して合成し、合成三次元座標信
号として出力する三次元座標合成手段と、前記光投射手
段Ａ、Ｂ制御信号、前記カメラＡ、Ｂ制御信号、前記位
相計算制御信号、前記三次元座標計算制御信号を出力し
て、光パターンを位相をずらしながら撮像したり、位相
計算の入出力を制御したり、三次元座標計算の入出力を
制御する光投射手段、カメラ制御手段とからなることを
特徴とする。
【００７８】第２３の発明は、前記２２の発明におい
て、前記絶対位相決定手段において、前記位相信号Ａ−
Ａ、Ｂ−Ｂと、注目画素位置信号を入力とし、前記光投
射手段Ａと前記カメラＡの位置を基にして、前記光投射
手段Ａの光パターンにより前記カメラＡの位置から得ら
れた前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相か
ら、対応する第１の三次元座標位置候補群を求め、前記
カメラＢの位置を基にして、前記光投射手段Ｂの光パタ
ーンにより前記カメラＢの位置から得られた前記位相信
号Ｂ−Ｂにおける第１の三次元座標位置候補群の対応画
素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第２の三
次元座標位置候補群を求め、第１、第２の三次元座標位
置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決定できる
かどうか判定し、前記位相信号Ｂ−Ｂ上における画素位
置と初期位相を一意決定画素信号として出力する第１の
絶対位相決定手段と、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂと前
記一意決定画素信号とを入力とし、前記カメラＢの位置
を基にして、一意に決定できた三次元座標位置に対応す
る画素の、前記光投射手段Ｂの光パターンによる初期位
相から、対応する第３の三次元座標位置候補群を求め、
前記カメラＡの位置を基にして、前記光投射手段Ａの光
パターンにより前記カメラＡの位置から得られた前記位
相信号Ａ−Ａにおける第３の三次元座標位置候補群の対
応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第４
の三次元座標位置候補群を求め、第３、第４の三次元座
標位置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決定で
きるかどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意
に決定できた場合に一意となった三次元座標位置から、
二つの光パターンの初期位相の絶対値を決定し、前記位
相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位
相信号Ｂ−Ｂに対応して絶対位相信号Ｂ−Ｂを出力する
第２の絶対位相決定手段と前記位相信号Ａ−Ａの全画素
を順にスキャンして注目画素位置信号を出力する第３の
絶対位相決定手段とからなることを特徴とする。
【００７９】第２４の発明は、前記第２２の発明の前記
絶対位相決定手段が、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａを入
力とし、前記光投射手段Ａと前記カメラＡの位置を基に
して、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相
から対応する三次元座標位置候補群を求め、前記カメラ
Ｂの位置を基にして、前記光投射手段Ａの光パターンに
より前記カメラＢの位置から得られた前記位相信号Ｂ−
Ａにおいて前記三次元座標位置群に対応する画素位置群
を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記位相信号Ａ
−Ａにおける注目画素の初期位相と比較し、同一の初期
位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるかどうか判
定し、一意に決定できた画素位置により三次元座標位置
を求め、該当画素の初期位相の絶対値を決定すること
を、前記位相信号Ａ−Ａの全画素について繰り返し、前
記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前
記位相信号Ｂ−Ａに対応して絶対位相信号Ｂ−Ａを出力
することを特徴とする。
【００８０】第２５の発明は、前記第２２の発明の前記
絶対位相決定手段が、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと、
注目画素位置信号を入力とし、前記光投射手段Ａと前記
カメラＡの位置を基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおけ
る注目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座標
位置候補群を求め、前記カメラＢの位置を基にして、前
記光投射手段Ａの光パターンにより前記カメラＢの位置
から得られた前記位相信号Ｂ−Ａにおいて第１の三次元
座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初
期位相を参照し、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素
の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位
置が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記
位相信号Ｂ−Ａ上における画素位置と初期位相を一意決
定画素信号として出力する第１の絶対位相決定手段と、
前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと前記一意決定画素信号と
を入力とし、前記光投射手段Ａと前記カメラＢの位置を
基にして、前記位相信号Ｂ−Ａにおける前記一意に決定
された画素の初期位相から、対応する第２の三次元座標
位置候補群を求め、前記カメラＡの位置を基に、前記光
投射手段Ａの光パターンにより前記カメラＡの位置から
得られた前記位相信号Ａ−Ａにおいて第２の三次元座標
位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位
相を参照し、前記位相信号Ｂ−Ａにおける一意に決定さ
れた画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対
応画素位置が一意に決定されるかどうか判定し、以上の
二つの判定処理により一意に決定できた場合に該画素位
置により三次元座標位置を求め、前記位相信号Ａ−Ａ、
Ｂ−Ａにおける街頭画素の初期位相の絶対値を決定し、
前記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、
前記位相信号Ｂ−Ａに対応して絶対位相信号Ｂ−Ａを出
力する第２の絶対位相信号決定手段と、前記位相信号Ａ
−Ａの全画素を順にスキャンして注目画素位置信号を出
力する第３の絶対位相決定手段とからなることを特徴と
する。
【００８１】第２５の発明は、前記第２２の発明の前記
絶対位相決定手段において、前記位相信号Ａ−Ａ、Ａ−
Ｂを入力として、前記光投射手段Ａと前記カメラＡの位
置を基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の
初期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求め、
前記光投射手段Ｂの位置と前記三次元座標位置候補群か
ら、取り得る位相値群を参照し、前記光投射手段Ｂの光
パターンにより前記カメラＡの位置から得られた前記位
相信号Ａ−Ｂにおける前記注目画素の初期位相と比較
し、同一となる初期位相が一意に決定できるかどうか判
定し、一意に決定できた三次元座標位置から、該当画素
の初期位相の絶対値を決定することを、前記位相信号Ａ
−Ａの全画素について繰り返し、前記位相信号Ａ−Ａに
対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ａ−Ｂに
対応して絶対位相信号Ａ−Ｂを出力することを特徴とす
る。
【００８２】第２６の発明は、前記位相信号Ａ−Ａ、Ａ
−Ｂと、注目画素位置信号を入力とし、前記光投射手段
Ａと前記カメラＡの位置を基にして、前記位相信号Ａ−
Ａにおける注目画素の初期位相から、対応する第１の三
次元座標位置候補群を求め、前記光投射手段Ｂの位置と
第１の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を
参照し、前記光投射手段Ｂの光パターンにより前記カメ
ラＡの位置から得られた位相位相信号Ａ−Ｂにおける前
記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が
一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記位相
信号Ａ−Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定画
素信号として出力する第１の絶対位相決定手段と、前記
位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂと前記一意決定画素信号とを入
力とし、前記光投射手段Ｂと前記カメラＡの位置を基に
して、前記位相信号Ａ−Ｂにおける注目画素の初期位相
から、対応する第２の三次元座標位置候補群を求め、前
記光投射手段Ａの位置と第２の三次元座標位置候補群か
ら、取り得る位相値群を参照し、前記光投射手段Ａの光
パターンにより前記カメラＡの位置から得られた前記位
相信号Ａ−Ａにおける前記注目画素の初期位相と比較
し、同一となる初期位相が一意に決定されるかどうか判
定し、異常の二つの判定処理により一意に決定できた場
合に一意となった三次元座標位置から、二つの光パター
ンの初期位相の絶対値を決定し、前記位相信号Ａ−Ａに
対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ａ−Ｂに
対応して絶対位相信号Ａ−Ｂを出力する第２の絶対位相
決定手段と、前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャ
ンして注目画素位置信号を出力する第３の絶対位相決定
手段とからなることを特徴とする。
【００８３】第２７の発明は、前記第２２の発明の前記
絶対位相決定手段において、請求項２３から２８までに
記載の初期位相の絶対値を決定する手段を組み合わせる
ことを特徴とする。
【００８４】第２８の発明は第７から第１５の発明にお
いて、投射する光パターンが、三角波状であることを特
徴とする。
【００８５】第２９の発明は第１から第１５、第２８の
発明において、予め絶対座標位置がわかっている三次元
空間座標位置各々において、絶対位相値を計測してお
き、初期位相から対応する三次元座標位置を算出する際
に利用することを特徴とする。
【００８６】本発明においては、三つ以上の異なる方向
からそれぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パター
ンを、位相をずらしながら計測物体へと投射する工程を
持つことを特徴とする。また本発明においては、三つ以
上の異なる方向から撮像するカメラを持つ。また本発明
の三次元形状計測装置において、投射する光パターン
が、正弦波状ないし三角波状とされる。
【００８７】また本発明の三次元形状計測装置におい
て、予め絶対座標位置がわかっている三次元空間座標位
置各々において、絶対位相値を計測しておき、初期位相
から対応する三次元座標位置を算出する際に利用するこ
とを特徴とする。
【００８８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明の三次元形状計測装置は、その好ましい第
１の実施の形態において、光投射手段制御信号（１）を
入力とし、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターン
を、該制御信号（１）に合わせて位相をずらしながら被
計測物体へと投射する光投射手段Ａ（201）と、第１、
第２のカメラ制御信号（３、４）をそれぞれ入力とし、
前記制御信号に合わせて被計測物体を二つの異なる方向
から撮像し、それぞれ第１、第２のカメラ出力信号
（５、６）としてそれぞれ出力する第１、第２のカメラ
Ａ、Ｂ（203、204）と、第１、第２のカメラ出力信号
（５、６）をそれぞれ入力とし、撮像された画像を記録
しておき、随時、第１、第２の画像信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａ
（９、11）としてそれぞれ出力する第１、第２の画像記
憶手段（206、208）と、位相計算制御信号（14）により
切り替えられるスイッチ（230）を介して、前記第１又
は第２の画像信号（９、11）を入力とし、画像列から各
画素毎に初期位相値を計算して位相信号（13）として出
力する位相計算手段（210）と、位相計算制御信号（1
4）によりスイッチ（231）を介して振り分けられる、位
相信号（13）を入力とし、前記第１、第２の画像信号
（９、11）から計算した位相値を記録しておき随時、第
１、第２の位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａ（15、17）としてそ
れぞれ出力する第１、第２の位相記憶手段（211、213）
と、を備えていている。
【００８９】さらに、第１、第２の位相信号（15、17）
を入力とし、光投射手段（201）と第１のカメラ（203）
の位置を基にして、前記第１の位相信号（15）における
注目画素の初期位相から対応する三次元座標位置候補群
を求め、前記第２のカメラ（204）の位置を基にして、
前記第２の位相信号（17）において前記三次元座標位置
群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を
参照し、第１の初期位相信号における注目画素の初期位
相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意
に決定できるかどうか判定し、一意に決定できた画素位
置により三次元座標位置を求め、前記第１、第２の位相
信号（15、17）における該当画素の初期位相の絶対値を
決定する処理を、前記第１の位相信号（15）の全画素に
ついて繰り返し、前記第１の位相信号（15）に対応して
第１の絶対位相信号（20）を、前記第２の位相信号Ｂに
対応して第２の絶対位相信号（21）を出力する絶対位相
決定手段（215）と、三次元座標計算制御信号(33)によ
りスイッチ（233）を介して切り替えられる、前記第１
又は第２の絶対位相信号（20、21）と、スイッチ（23
2）を介して切り替えられる前記第１又は第２位相信号
（15、17）を入力し、前記第１又は第２の位相信号中に
おける絶対位相が未決定である画素について、周辺の絶
対位相が既に決定している画素からの差が小さくなるよ
うに絶対位相を決定してゆく処理を、前記第１又は第２
の位相信号の全画素について繰り返し、それぞれ第１、
又は第２の絶対位相変換信号として出力する絶対位相変
換手段(221)と、三次元座標計算制御信号によりスイッ
チ（234）を介して切り替えられる、前記第１又は第２
絶対位相変換信号ＡまたはＢを入力とし、前記光投射手
段と前記第１又は第２のカメラＡまたはＢの位置を基に
して、三次元座標値へと変換し、第１又は第２の三次元
座標信号（34）として出力する三次元座標変換手段（22
2）と、第１、第２の三次元座標信号（34）を入力と
し、それぞれの前記第１、第２のカメラＡ、Ｂに対応す
る三次元座標値を記録しておき随時、第１、第２の三次
元座標信号（35、37）としてそれぞれ出力する第１、第
２の三次元座標記憶手段（223、225）と、前記第１、第
２の三次元座標信号（35、37）を入力とし、互いに欠け
ているデータを補完して合成し、合成三次元座標信号と
して出力する三次元座標合成手段(226)と、前記光投射
手段制御信号、前記第１、第２のカメラ制御信号、前記
位相計算制御信号、前記三次元座標計算制御信号を出力
して、光パターンを位相をずらしながら撮像する制御、
位相計算の入出力の制御、三次元座標計算の入出力の制
御を行う光投射手段・カメラ制御手段（205）と、を備
える。
【００９０】絶対位相決定手段（215）は、前記第１、
第２の位相信号と、注目画素位置信号を入力とし、前記
光投射手段と前記第１のカメラの位置を基にして、前記
第１の位相信号における注目画素の初期位相から対応す
る第１の三次元座標位置候補群を求め、前記第２のカメ
ラの位置を基にして、前記第２の位相信号において前記
第１の三次元座標位置群に対応する画素位置群を求めて
それぞれの初期位相を参照し、前記第１の位相信号にお
ける注目画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持
つ対応画素位置が一意に決定できるかどうか判定して、
該画素の前記第２の位相信号上における画素位置と初期
位相を一意決定画素信号として出力する第１の絶対位相
決定手段と、前記第１、第２の位相信号と前記一意決定
画素信号とを入力とし、前記光投射手段と前記第２のカ
メラの位置を基にして、前記第２の位相信号Ｂにおける
前記一意決定画素信号における画素位置と初期位相か
ら、対応する第２の三次元座標位置候補群を求め、前記
第１のカメラの位置を基にして、前記第１の位相信号に
おいて前記第２の三次元座標位置群に対応する画素位置
群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第２の位
相信号における一意に決定された画素の初期位相と比較
し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定さ
れるかどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意
に決定できた場合に該画素位置により三次元座標位置を
求め、前記第１、第２の位相信号における該当画素の初
期位相の絶対値を決定し、前記第１の位相信号に対応し
て第１の絶対位相信号を、前記第２の位相信号に対応し
て第２の絶対位相信号を出力する第２の絶対位相決定手
段と、前記第１の位相信号の全画素を順にスキャンして
注目画素位置信号を出力する第３の絶対位相決定手段
と、を備える。
【００９１】本発明は、その好ましい第２の実施の形態
において、図５を参照すると、第１、第２の光投射手段
制御信号（１、２）をそれぞれ入力とし、二つの異なる
方向からそれぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パ
ターンを、制御信号（１、２）に合わせて位相をずらし
ながら被計測物体へと投射する第１、第２の光投射手段
Ａ、Ｂ（201、202）と、カメラ制御信号（３）を入力と
し、制御信号（３）に合わせて被計測物体を撮像し、カ
メラ出力信号として出力するカメラＡ（203）と、カメ
ラ出力制御信号（７）によりスイッチ（235）を介して
切り替えられる、前記カメラ出力信号を入力として、第
１、第２の光パターンＡ、Ｂにより撮像された画像列を
記録しておき、随時、第１、第２の画像信号Ａ−Ａ、Ａ
−Ｂ（９、10）としてそれぞれ出力する第１、第２の画
像記憶手段（206、207）と、位相計算制御信号によりス
イッチ（230）を介して切り替えられる、前記第１又は
第２の画像信号（９、10）を入力とし、画像列から各画
素毎に初期位相値を計算して位相信号として出力する位
相計算手段（210）と、位相計算制御信号によりスイッ
チ（231）を介して振り分けられる、前記位相信号を入
力とし、前記第１、第２の画像信号から計算した位相値
を記録しておき随時、第１、第２の位相信号Ａ−Ａ、Ａ
−Ｂ（13、14）としてそれぞれ出力する第１、第２の位
相記憶手段（211、212）と、前記第１、第２の位相信号
（15、16）を入力とし、前記光投射手段（201）と前記
カメラ（203）の位置を基にして、前記第１の位相信号
（15）における注目画素の初期位相から対応する三次元
座標位置候補群を求め、前記第２の光投射手段（202）
の位置と三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群
を参照し、前記第２の位相信号（16）における前記注目
画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に
決定できるかどうか判定し、一意に決定できた三次元座
標位置から、二つの光パターンの初期位相の絶対値を決
定することを、前記第１の位相信号の全画素について繰
り返し、前記第１の位相信号に対応して第１の絶対位相
信号（22）を、前記第２の位相信号Ｂに対応して第２の
絶対位相信号（23）を出力する絶対位相決定手段（21
6）と、三次元座標計算制御信号によりスイッチ（232）
を介して切り替えられる、前記第１又は第２の絶対位相
信号（22、23）とスイッチ（232）を介して切り替えら
れる、前記第１又は第２の位相信号を入力とし、前記第
１又は第２の位相信号中における絶対位相が未決定であ
る画素について，周辺の絶対位相が既に決定している画
素からの差が小さくなるように絶対位相を決定してゆく
ことを、前記第１又は第２の位相信号の全画素について
繰り返し、それぞれ第１又は第２の絶対位相変換信号
（32）として出力する絶対位相変換手段（221）と、三
次元座標計算制御信号によりスイッチ（234）を介して
切り替えられる、第１又は第２の絶対位相変換信号を入
力とし，前記第１又は第２の光投射手段（201、202）と
前記カメラ（203）の位置を基にして、三次元座標値へ
と変換し、第１又は第２の三次元座標信号（34）として
出力する三次元座標変換手段（222）と、前記第１、第
２の三次元座標信号を入力とし、それぞれの前記第１、
第２の光投射手段（201、202）に対応する三次元座標値
を記録しておき随時、第１、第２の三次元座標信号とし
て出力する第１、第２の三次元座標記憶手段（223、22
4）と、前記第１、第２の三次元座標信号を入力とし、
互いに欠けているデータを補完して合成し、合成三次元
座標信号として出力する三次元座標合成手段（226）
と、前記第１、第２の光投射手段制御信号、前記カメラ
制御信号、前記カメラ出力制御信号、前記位相計算制御
信号、前記三次元座標計算制御信号を出力して、前記第
１、第２の光投射手段を切り替えて位相をずらしながら
撮像する制御、カメラ出力を切り替える制御、位相計算
の入出力の制御、三次元座標計算の入出力の制御を行う
光投射手段・カメラ制御手段（251）と、を備えてい
る。
【００９２】本発明の第２の実施の形態において、前記
絶対位相決定手段(216)は、前記第１、第２の位相信号
Ａ、Ｂと、注目画素位置信号を入力とし、前記第１の光
投射手段Ａと前記カメラの位置を基にして、前記第１の
位相信号Ａにおける注目画素の初期位相から対応する第
１の三次元座標位置候補群を求め、前記光投射手段Ｂと
前記第１の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値
群を参照し、前記第２の位相信号Ｂにおける前記注目画
素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決
定できるかどうか判定して、該画素の前記第２の位相信
号Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定画素信号
として出力する第１の絶対位相決定手段と、前記第１、
第２の位相信号Ａ、Ｂと前記一意決定画素信号とを入力
とし、前記第２の光投射手段Ｂと前記カメラの位置を基
にして、前記第２の位相信号Ｂにおける前記一意決定画
素信号における初期位相から、対応する第２の三次元座
標位置候補群を求め、前記第１の光投射手段Ａと前記第
２の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参
照し、前記第１の位相信号Ａにおける前記注目画素の初
期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定され
るかどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意に
決定できた場合に一意となった三次元座標位置から、二
つの光パターンの初期位相の絶対値を決定し、前記第１
の位相信号Ａに対応して第１の絶対位相信号Ａを、前記
第２の位相信号Ｂに対応して第２の絶対位相信号Ｂを出
力する第２の絶対位相決定手段と、前記第１の位相信号
Ａの全画素を順にスキャンして注目画素位置信号を出力
する第３の絶対位相決定手段と、を含む。
【００９３】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空間
的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずらし
ながら計測物体へと投射する光投射手段を備える。
【００９４】本発明は、第３の実施の形態において、図
８を参照すると、第１、第２の光投射手段制御信号Ａ、
Ｂ（1、2）をそれぞれ入力とし、二つの異なる方向から
それぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターン
を、制御信号に合わせて位相をずらしながら計測物体へ
と投射する第１、第２の光投射手段Ａ、Ｂ（201、202）
と、第１、第２のカメラ制御信号Ａ、Ｂをそれぞれ入力
とし、制御信号に合わせて計測物体を二つの異なる方向
から撮像し、第１、第２のカメラ出力信号（Ａ、Ｂ）と
して出力する第１、第２のカメラＡ、Ｂ（203、204）
と、カメラ出力制御信号（7、8）によりスイッチ（24
1、242）を介して切り替えられる、第１、第２のカメラ
出力信号Ａ、Ｂを入力とし、二つの光パターンでそれぞ
れ第１、第２のカメラで撮像された画像列として、前記
第１の光投射手段と前記第１のカメラ、前記第２の光投
射手段と前記第１のカメラ、前記第１の光投射手段と前
記第２のカメラ、前記第２の光投射手段と前記第２のカ
メラの組み合せよりなる、画像列を記録するとともに、
それぞれ、第１乃至第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ
−Ａ、Ｂ−Ｂとして出力する第１乃至第４の画像記憶手
段（206〜209）と、位相計算制御信号（14）によりスイ
ッチ（243）を介して切り替えられる、前記第１乃至第
４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−ＡまたはＢ−Ｂを入
力として、画像列から各画素毎に初期位相値を計算して
位相信号として出力する位相計算手段（210）と、位相
計算制御信号（14）によりスイッチ（244）を介して切
り替えられる、前記位相信号を入力とし、前記第１乃至
第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂから計
算した位相値を記録するとともに、第１乃至第４の位相
信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂとしてそれぞれ出
力する第１乃至第４の位相記憶手段（211〜214）と、位
相信号Ａ−Ａと位相信号Ｂ−Ａを入力として、絶対位相
が決定可能な画素位置について絶対位相値を決定し、絶
対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ)、絶対位相信号Ｂ−
Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ)として出力する第１の絶対位相決定
手段（215）と、位相信号Ａ−Ｂと位相信号Ｂ−Ｂを入
力として、絶対位相が決定可能な画素位置について絶対
位相値を決定し、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−
Ｂ)、絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ)として出力す
る第２の絶対位相決定手段（219）と、を備え、前記第
１、第２の絶対位相決定手段については、光投射手段が
一つ、カメラが二つの組における絶対位相の決定であ
る、前記第１の実施の形態における前記絶対位相決定手
段と全く処理を行ない、位相信号Ａ−Ａ と位相信号Ａ
−Ｂを入力として、絶対位相が決定可能な画素位置につ
いて絶対位相値を決定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/
Ａ−Ｂ) 、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) として
出力する第３の絶対位相決定手段（216）と、位相信号
Ｂ−Ａと位相信号Ｂ−Ｂを入力として、絶対位相が決定
可能な画素位置について絶対位相値を決定し、絶対位相
信号Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ)、絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ｂ−
Ａ/Ｂ−Ｂ) として出力する第４の絶対位相決定手段（2
20）と、を備え、前記第３、第４の絶対位相決定手段に
ついては、光投射手段は二つ、カメラが一つの組におけ
る絶対位相の決定である、前記第２の実施の形態の絶対
位相決定手段と全く処理を行ない、位相信号Ａ−Ａ と
位相信号Ｂ−Ｂを入力として、絶対位相が決定可能な画
素位置について、画像Ａ（光パターンＡ）上の絶対位相
決定画素とその絶対位相を絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/
Ｂ−Ｂ) として、また画像Ｂ(光パターンＢ) について
は絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ)として出力する
第５の絶対位相決定手段（217）と、位相信号Ａ−Ｂと
位相信号Ｂ−Ａを入力として、絶対位相が決定可能な画
素位置について画像Ａ(光パターンＢ)上の絶対位相決定
画素とその絶対位相を絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−
Ａ) として、また画像Ｂ(光パターンＡ)については絶対
位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) として出力する第６の
絶対位相決定手段(218)と、を備える。
【００９５】さらに、三次元座標計算制御信号（33）に
よりスイッチ（245）を介して切り替えられる位相信号
と絶対位相信号とを入力とし、絶対位相信号を参照しな
がら、位相信号中の絶対位相が得られていない画素位置
の位相値を、絶対位相へと変換する絶対位相変換手段で
あって、位相信号Ａ−Ａと、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−
Ａ/Ｂ−Ａ) 、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ
/Ｂ−Ｂ) 、位相信号Ａ−Ｂと、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ
−Ａ/Ａ−Ｂ) 、Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 、Ａ−Ｂ(Ａ−
Ｂ/Ｂ−Ｂ) 、位相信号Ｂ−Ａ と、絶対位相信号Ｂ−Ａ
(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 、Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 27、Ｂ−Ａ
(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 、位相信号Ｂ−Ｂと、絶対位相信号Ｂ
−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 、Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 、Ｂ−
Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ)の各組よりなり、絶対位相が得られ
ている画素は、全ての絶対位相信号の論理積により判定
し、絶対位相変換信号として出力する絶対位相変換手段
(221)と、絶対位相変換信号と三次元座標計算制御信号
とを入力とし、前記位相信号Ａ−Ａから求めた絶対位相
である場合、前記第１の光投射手段Ａ、第１のカメラＡ
の位置関係及び内部構成に応じたパラメータにより三
次元座標値へと変換して三次元座標信号として出力し、
同様に、位相信号Ａ−Ｂから求めた絶対位相であるなら
ば、前記第２の光投射手段、第１のカメラの位置関係や
内部構成に応じたパラメータを用いて三次元座標値へと
変換して三次元座標信号として出力し、位相信号Ｂ−Ａ
から求めた絶対位相であるならば、前記第１の光投射手
段、第２のカメラＢの位置関係や内部構成に応じたパラ
メータを用いて三次元座標値へと変換し三次元座標信号
として出力し、位相信号Ｂ−Ｂから求めた絶対位相であ
るならば、前記第２の光投射手段、前記第２のカメラの
位置関係や内部構成に応じたパラメータを用いて、三次
元座標値へと変換し三次元座標信号として出力する三次
元座標変換手段（222）と、三次元座標変換手段で得ら
れた前記第１の光投射手段Ａと第１のカメラの組による
三次元形状情報を記憶しておき、三次元座標信号Ａ−Ａ
として出力する第１の三次元座標記憶手段（223）と、
前記三次元座標変換手段で得られた前記第２の光投射手
段Ａと第１のカメラの組による三次元形状情報を記憶し
ておき、三次元座標信号Ａ−Ｂとして出力する第２の三
次元座標記憶手段（224）と、前記第２の光投射手段Ｂ
と前記第１のカメラＡの組による三次元形状情報を記憶
しておき、三次元座標信号Ｂ−Ａとして出力する第３の
三次元座標記憶手段（225）と、前記第２の光投射手段
Ｂと前記第２のカメラＢの組による三次元形状情報を記
憶しておき、三次元座標信号Ｂ−Ｂとして出力する第４
の三次元座標記憶手段（226）と、三次元座標信号Ａ−
Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂを入力とし、４つの形状情
報を合成して、合成三次元座標信号として出力する三次
元座標合成手段（227）と、前記光投射手段Ａ、Ｂ、制
御信号、前記カメラＡ、Ｂ制御信号、前記位相計算制御
信号、前記三次元座標計算制御信号を出力して、光パタ
ーンを位相をずらしながらの撮像の制御、位相計算の入
出力の制御、三次元座標計算の入出力の制御を行う光投
射手段・カメラ制御手段(253)と、を備えている。
【００９６】本発明の第３の実施の形態において、前記
絶対位相決定手段において、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−
Ｂと、注目画素位置信号を入力とし、前記第１の光投射
手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を基にして、前記第
１の光投射手段Ａの光パターンにより前記第１のカメラ
Ａの位置から得られた前記位相信号Ａ−Ａにおける注目
画素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候
補群を求め、前記第２のカメラＢの位置を基にして、前
記第２の光投射手段Ｂの光パターンにより前記第２のカ
メラＢの位置から得られた前記位相信号Ｂ−Ｂにおける
第１の三次元座標位置候補群の対応画素位置群を求め、
該対応画素群の初期位相から第２の三次元座標位置候補
群を求め、第１、第２の三次元座標位置候補群を比較
し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定
し、前記位相信号Ｂ−Ｂ上における画素位置と初期位相
を一意決定画素信号として出力する第１の絶対位相決定
手段(217)と、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂと前記一意
決定画素信号とを入力とし、前記第２のカメラＢの位置
を基にして、一意に決定できた三次元座標位置に対応す
る画素の、前記第２の光投射手段Ｂの光パターンによる
初期位相から、対応する第３の三次元座標位置候補群を
求め、前記第１のカメラＡの位置を基にして、前記第１
の光投射手段Ａの光パターンにより前記第１のカメラＡ
の位置から得られた前記位相信号Ａ−Ａにおける第３の
三次元座標位置候補群の対応画素位置群を求め、該対応
画素群の初期位相から第４の三次元座標位置候補群を求
め、第３、第４の三次元座標位置候補群を比較し、重複
する座標点が一意に決定できるかどうか判定し、以上の
二つの判定処理により一意に決定できた場合に一意とな
った三次元座標位置から、二つの光パターンの初期位相
の絶対値を決定し、前記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対
位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ｂ−Ｂに対応して絶対
位相信号Ｂ−Ｂを出力する第２の絶対位相決定手段と、
前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャンして注目画
素位置信号を出力する第３の絶対位相決定手段と、を備
える。
【００９７】前記絶対位相決定手段において、前記位相
信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａを入力とし、前記第１の光投射手段
Ａと前記第１のカメラＡの位置を基にして、前記位相信
号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から対応する三次
元座標位置候補群を求め、前記第２のカメラＢの位置を
基にして、前記第１の光投射手段Ａの光パターンにより
前記第２のカメラＢの位置から得られた前記位相信号Ｂ
−Ａにおいて前記三次元座標位置群に対応する画素位置
群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記位相信号
Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相と比較し、同一の初
期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるかどうか
判定し、一意に決定できた画素位置により三次元座標位
置を求め、該当画素の初期位相の絶対値を決定すること
を、前記位相信号Ａ−Ａの全画素について繰り返し、前
記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前
記位相信号Ｂ−Ａに対応して絶対位相信号Ｂ−Ａを出力
する。
【００９８】前記絶対位相決定手段において、前記位相
信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと、注目画素位置信号を入力とし、
前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を
基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期
位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求
め、前記第２のカメラＢの位置を基にして、前記光投射
手段Ａの光パターンにより前記第２のカメラＢの位置か
ら得られた前記位相信号Ｂ−Ａにおいて第１の三次元座
標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期
位相を参照し、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の
初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置
が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記位
相信号Ｂ−Ａ上における画素位置と初期位相を一意決定
画素信号として出力する第１の絶対位相決定手段と、前
記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと前記一意決定画素信号とを
入力とし、前記第１の光投射手段Ａと前記第２のカメラ
Ｂの位置を基にして、前記位相信号Ｂ−Ａにおける前記
一意に決定された画素の初期位相から、対応する第２の
三次元座標位置候補群を求め、前記第１のカメラＡの位
置を基に、前記第１の光投射手段Ａの光パターンにより
前記カメラＡの位置から得られた前記位相信号Ａ−Ａに
おいて第２の三次元座標位置群に対応する画素位置群を
求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記位相信号Ｂ−
Ａにおける一意に決定された画素の初期位相と比較し、
同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定される
かどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意に決
定できた場合に該画素位置により三次元座標位置を求
め、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａにおける街頭画素の初
期位相の絶対値を決定し、前記位相信号Ａ−Ａに対応し
て絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ｂ−Ａに対応し
て絶対位相信号Ｂ−Ａを出力する第２の絶対位相信号決
定手段と、前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャン
して注目画素位置信号を出力する第３の絶対位相決定手
段と、を備える。
【００９９】前記絶対位相決定手段において、前記位相
信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂを入力として、前記第１の光投射手
段Ａと前記第１のカメラＡの位置を基にして、前記位相
信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から、対応する
三次元座標位置候補群を求め、前記第２の光投射手段Ｂ
の位置と前記三次元座標位置候補群から、取り得る位相
値群を参照し、前記第２の光投射手段Ｂの光パターンに
より前記第１のカメラＡの位置から得られた前記位相信
号Ａ−Ｂにおける前記注目画素の初期位相と比較し、同
一となる初期位相が一意に決定できるかどうか判定し、
一意に決定できた三次元座標位置から、該当画素の初期
位相の絶対値を決定することを、前記位相信号Ａ−Ａの
全画素について繰り返し、前記位相信号Ａ−Ａに対応し
て絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ａ−Ｂに対応し
て絶対位相信号Ａ−Ｂを出力する。
【０１００】前記絶対位相決定手段において、前記位相
信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂと、注目画素位置信号を入力とし、
前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を
基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期
位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求
め、前記第２の光投射手段Ｂの位置と第１の三次元座標
位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第２
の光投射手段Ｂの光パターンにより前記第１のカメラＡ
の位置から得られた位相位相信号Ａ−Ｂにおける前記注
目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意
に決定できるかどうか判定して、該画素の前記位相信号
Ａ−Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定画素信
号として出力する第１の絶対位相決定手段と、前記位相
信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂと前記一意決定画素信号とを入力と
し、前記第２の光投射手段Ｂと前記第２のカメラＡの位
置を基にして、前記位相信号Ａ−Ｂにおける注目画素の
初期位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群を
求め、前記光投射手段Ａの位置と第２の三次元座標位置
候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第１の光
投射手段Ａの光パターンにより前記第１のカメラＡの位
置から得られた前記位相信号Ａ−Ａにおける前記注目画
素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決
定されるかどうか判定し、異常の二つの判定処理により
一意に決定できた場合に一意となった三次元座標位置か
ら、二つの光パターンの初期位相の絶対値を決定し、前
記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前
記位相信号Ａ−Ｂに対応して絶対位相信号Ａ−Ｂを出力
する第２の絶対位相決定手段と、前記位相信号Ａ−Ａの
全画素を順にスキャンして注目画素位置信号を出力する
第３の絶対位相決定手段と、を備える。
【０１０１】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空間
的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずらし
ながら計測物体へと投射する手段を備える。また三つ以
上の異なる方向から撮像するカメラを備えてもよい。投
射する光パターンが、正弦波状である。また投射する光
パターンは、三角波状であってもよい。
【０１０２】本発明の三次元形状計測方法は、その第１
の実施の形態において、以下のステップより構成され
る。
【０１０３】ステップａ：空間的に縞状の輝度分布を持
つ光パターンを光投射手段から位相をずらしながら被計
測物体へ投射する。
【０１０４】ステップｂ：光パターンを位相をずらしな
がら照射した前記被計測物体を二つの異なる方向から第
１、第２の撮像手段で撮像する。
【０１０５】ステップｃ：前記二つの方向からそれぞれ
撮像された第１、第２の画像列から各々について第１、
第２の初期位相画像を導出する。
【０１０６】ステップｄ：前記光パターンの投射位置と
第１の撮像位置とを基にして、前記第１の初期位相画像
における注目画素の初期位相から、対応する三次元座標
位置候補群を求める。
【０１０７】ステップｅ：前記光パターンの投射位置と
第２の撮像位置とを基にして、前記第２の初期位相画像
において前記三次元座標位置群に対応する画素位置群を
求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第１の初期位
相画像における注目画素の初期位相と比較し、同一の初
期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるか否かを
判定する。一意に決定できない場合ステップｇに移る。
【０１０８】ステップｆ：一意に決定できる場合には一
意に決定された画素位置に基づき、三次元座標位置を求
め、前記第１、第２の初期位相画像における該当画素の
初期位相の絶対値を決定する。
【０１０９】ステップｇ：前記第１の初期位相画像の全
画素について前記（ｄ）乃至（ｆ）のステップを行った
か否か判定し、未処理の画素があればステップｄへ戻
る。
【０１１０】ステップｈ：前記光パターンの初期位相の
絶対値を参照しながら、前記第１、第２の初期位相画像
から第１、第２の絶対位相画像へ変換する。
【０１１１】ステップｉ：前記第１、第２の絶対位相画
像の各画素における絶対位相と、前記光パターンの投射
位置と前記第１、第２の画像の撮像位置とを基に、各画
素における前記被計測物体の三次元座標位置を求める。
【０１１２】なお、上記各ステップは、撮像手段からの
画像データを入力し、且つ撮像手段及び光投射手段を制
御するコンピュータ上で実行されるプログラムによって
その処理が実行され、この場合、該プログラムを記録し
たＦＤ又はＣＤ−ＲＯＭ、通信媒体から読み込まれたプ
ログラムを該コンピュータで読み出し実行することで本
発明を実施することができる。
【０１１３】本発明の方法においては、初期位相画像か
ら初期位相の絶対値を決定するステップ（ｆ）は、以下
のステップｆ−１乃至ｆ−６よりなる。
【０１１４】ステップｆ−１：光パターン投射位置と第
１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画像にお
ける注目画素の初期位相から対応する第１の三次元座標
位置候補群を求める。
【０１１５】ステップｆ−２：前記第２の撮像位置を基
にして、前記第２の初期位相画像において前記第１の三
次元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれ
の初期位相を参照し、前記初期位相画像1における注目
画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画
素位置が一意に決定できるか否かを判定する。
【０１１６】ステップｆ−３：光パターン投射位置と第
２の撮像位置を基にして、前記第２の初期位相画像にお
ける前記一意に決定された画素の初期位相から、対応す
る第２の三次元座標位置候補群を求める。
【０１１７】ステップｆ−４：前記第１の撮像位置を基
に、前記第１の初期位相画像において前記第２の三次元
座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初
期位相を参照し、前記第２の初期位相画像における一意
に決定された画素の初期位相と比較し、同一の初期位相
を持つ対応画素位置が一意に決定されるか否かを判定す
る。
【０１１８】ステップｆ−５：両ステップｆ−２、ｆ−
４により、一意に決定できた画素位置により三次元座標
位置を求め、前記第１、第２の初期位相画像における該
当画素の初期位相の絶対値を決定する。
【０１１９】ステップｆ−６：前記第１の初期位相画像
の全画素について前記ステップｆ−１乃至ｆ−５の処理
を行ったか否か判定し未処理の画素がある場合ステップ
ｆ−１へ戻る。
【０１２０】本発明の三次元形状計測方法は、その第２
の実施の形態において、以下のステップより構成され
る。
【０１２１】ステップａ：第１、第２の光投射手段よ
り、二つの異なる方向からそれぞれ空間的に縞状の輝度
分布を持つ第１、第２の光パターンを、位相をずらしな
がら被計測物体へと投射する。
【０１２２】ステップｂ：前記第１の光パターンを位相
をずらしながら照射し前記被計測物体を撮像手段で撮像
した後、前記第２の光パターンを位相をずらしながら照
射し前記被計測物体を撮像する。
【０１２３】ステップｃ：前記第１、第２の光パターン
により撮像された第１、第２の画像列から、それぞれに
ついて第１、第２の初期位相画像を導出する。
【０１２４】ステップｄ：前記第１の光パターンの投射
位置と撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画像に
おける注目画素の初期位相から、対応する三次元座標位
置候補群を求める。
【０１２５】ステップｅ：前記第２の光パターンの照射
位置と三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を
参照し、前記第２の初期位相画像における前記注目画素
の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定
できるか否かを判定する。
【０１２６】ステップｆ：一意に決定できた三次元座標
位置から、前記第１、第２の光パターンの初期位相の絶
対値を決定する。
【０１２７】ステップｇ：前記ステップｄ乃至ステップ
ｆを前記第１の初期位相画像の全画素について繰り返
す。
【０１２８】ステップｈ：前記光パターンの初期位相の
絶対値を参照しながら、前記第１、第２の初期位相画像
から第１、第２の絶対位相画像へ変換する。
【０１２９】ステップｉ：前記第１、第２の絶対位相画
像の各画素における絶対位相と、前記二つの光パターン
投射位置と画像撮像位置を基に、各画素における前記被
計測物体の三次元座標位置を求める。
【０１３０】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
するステップ（ｆ）は以下のステップを含む。
【０１３１】ステップｆ−１：第１の光パターン投射位
置と撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画像にお
ける注目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座
標位置候補群を求める。
【０１３２】ステップｆ−２：第２の光パターン照射位
置と第１の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値
群を参照し、前記第２の初期位相画像における前記注目
画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に
決定できるか否かを判定する。
【０１３３】ステップｆ−３：第２の光パターン投射位
置と撮像位置を基にして、前記第２の初期位相画像にお
ける注目画素の初期位相から、対応する第２の三次元座
標位置候補群を求める。
【０１３４】ステップｆ−４：第１の光パターン照射位
置と第２の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値
群を参照し、前記第１の初期位相画像における前記注目
画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に
決定されるか否かを判定する。
【０１３５】ステップｆ−５：ステップｆ−２、ｆ−４
により一意に決定できた三次元座標位置から、二つの光
パターンの初期位相の絶対値を決定する。
【０１３６】ステップｆ−６：前記ステップｆ−１乃至
５を第１の初期位相画像の全画素について繰り返す。
【０１３７】なお、上記各ステップは、撮像手段からの
画像データを入力し、且つ撮像手段及び光投射手段を制
御するコンピュータ上で実行されるプログラムによって
その処理が実行され、この場合、該プログラムを記録し
たＦＤ又はＣＤ−ＲＯＭ、通信媒体から読み込まれたプ
ログラムを該コンピュータで読み出し実行することで本
発明を実施することができる。
【０１３８】本発明の三次元形状計測方法は、その第３
の実施の形態において、以下のステップより構成され
る。
【０１３９】ステップａ：第１、第２の光投射手段より
二つの異なる方向からそれぞれ、空間的に縞状の輝度分
布を持つ第１、第２の光パターンを、位相をずらしなが
ら被計測物体へと投射する。
【０１４０】ステップｂ：第１の光パターンを位相をず
らしながら照射し前記被計測物体を二つの異なる方向か
ら撮像した後、第２の光パターンを位相をずらしながら
照射し同様に二つの異なる方向から第１、第２の撮像手
段で前記被計測物体を撮像する。
【０１４１】ステップｃ：前記第１の光パターンにより
第１、第２の撮像手段でそれぞれ二つの方向から撮像さ
れた第１、第２の画像列から、それぞれについて第１、
第２の初期位相画像を導出する。
【０１４２】ステップｄ：前記第２の光パターンにより
第１、第２の撮像手段でそれぞれ二つの方向から撮像さ
れた第３、第４の画像列から、それぞれについて第３、
第４の初期位相画像を導出する。
【０１４３】ステップｅ：前記第１の光パターンの投射
位置と第１の撮像位置とを基にして、前記第１の光パタ
ーンにより第１の撮像位置から得られた前記第１の初期
位相画像における注目画素の初期位相から、対応する第
１の三次元座標位置候補群を求める。
【０１４４】ステップｆ：前記第２の撮像位置を基にし
て、第２の光パターンにより第２の撮像位置から得られ
た第４の初期位相画像における第１の三次元座標位置候
補群の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相
から第２の三次元座標位置候補群を求める。
【０１４５】ステップｇ：前記第１、第２の三次元座標
位置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決定でき
るか否かを判定する。
【０１４６】ステップｈ：一意に決定できた三次元座標
位置から、前記第１、第２の光パターンの初期位相の絶
対値を決定する。
【０１４７】ステップｉ：前記ステップ（ｅ）乃至
（ｈ）を前記第１の初期位相画像の全画素について繰り
返す。
【０１４８】ステップｊ：前記光パターンの初期位相の
絶対値を参照しながら、第１乃至第４の初期位相画像か
ら第１乃至第４の絶対位相画像へ変換する。
【０１４９】ステップｋ：前記第１乃至第４の該絶対位
相画像の各画素における絶対位相と、前記二つの光パタ
ーン投射位置と画像撮像位置を基に、各画素における被
計測物体の三次元座標位置を求める。
【０１５０】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
するステップ（ｈ）は以下のステップを含む。
【０１５１】ステップｈ−１：第１の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、第１の光パターンによ
り第１の撮像位置から得られた第１の初期位相画像にお
ける注目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座
標位置候補群を求める。
【０１５２】ステップｈ−２：第２の撮像位置を基にし
て、第２の光パターンにより第２の撮像位置から得られ
た初期位相画像4における第１の三次元座標位置候補群
の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から
第２の三次元座標位置候補群を求める。
【０１５３】ステップｈ−３：第１、第２の三次元座標
位置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決定でき
るかどうか判定する。
【０１５４】ステップｈ−４：第２の撮像位置を基にし
て、一意に決定できた三次元座標位置に対応する画素の
初期位相から、対応する第３の三次元座標位置候補群を
求める。
【０１５５】ステップｈ−５：第１の撮像位置を基にし
て、第２の光パターンにより第２の撮像位置から得られ
た第１の初期位相画像における第３の三次元座標位置候
補群の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相
から第４の三次元座標位置候補群を求める。
【０１５６】ステップｈ−６：第３、第４の三次元座標
位置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決定でき
るかどうか判定する。
【０１５７】ステップｈ−７：一意に決定できた三次元
座標位置から、二つの光パターンの初期位相の絶対値を
決定する。
【０１５８】ステップｈ−８：前記ステップ（ｈ−１）
乃至（ｈ−７）を第１の初期位相画像の全画素について
繰り返す。
【０１５９】また初期位相画像から初期位相の絶対値を
決定するステップ（ｈ）は以下のステップを含む。
【０１６０】ステップｈ−１：第１の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する三次元座
標位置候補群を求める。
【０１６１】ステップｈ−２：第２の撮像位置を基にし
て、第１の光パターンにより第２の撮像位置から得られ
た第２の初期位相画像において前記三次元座標位置群に
対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照
し、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期位
相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意
に決定できるかどうか判定する。
【０１６２】ステップｈ−３：一意に決定できた画素位
置により三次元座標位置を求め、前記初期位相画像にお
ける該当画素の初期位相の絶対値を決定する。
【０１６３】ステップｈ−４：前記ステップｈ−１乃至
ｈ−３を前記第１の初期位相画像の全画素について繰り
返す。
【０１６４】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
するステップ（ｈ）は以下のステップを含むようにして
もよい。
【０１６５】ステップｈ−１：第１の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する第１の三
次元座標位置候補群を求める。
【０１６６】ステップｈ−２：第２の撮像位置を基にし
て、第１の光パターンにより第２の撮像位置から得られ
た第２の初期位相画像において前記第１の三次元座標位
置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相
を参照し、前記第１の初期位相画像における注目画素の
初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置
が一意に決定できるかどうか判定する。
【０１６７】ステップｈ−３：第１の光パターン投射位
置と第２の撮像位置を基にして、前記第２の初期位相画
像における前記一意に決定された画素の初期位相から、
対応する第２の三次元座標位置候補群を求める。
【０１６８】ステップｈ−４：第１の撮像位置を基に、
第１の光パターンにより第１の撮像位置から得られた第
１の初期位相画像において前記第２の三次元座標位置群
に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参
照し、前記第２の初期位相画像における一意に決定され
た画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応
画素位置が一意に決定されるかどうか判定する。
【０１６９】ステップｈ−５：ステップｈ−３、４によ
り一意に決定できた画素位置により三次元座標位置を求
め、前記初期位相画像における該当画素の初期位相の絶
対値を決定する。
【０１７０】ステップｈ−６：前記ステップｈ−１乃至
ｈ−５を第１の初期位相画像の全画素について繰り返
す。
【０１７１】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
するステップ（ｈ）は以下のステップを含む。
【０１７２】ステップｈ−１：第１の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する三次元座
標位置候補群を求める。
【０１７３】ステップｈ−２：第２の光パターン照射位
置と三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参
照し、第２の光パターンにより第１の撮像位置から得ら
れた第３の初期位相画像における前記注目画素の初期位
相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定できるか
どうか判定する。
【０１７４】ステップｈ−３：一意に決定できた三次元
座標位置から、前記初期位相画像における該当画素の初
期位相の絶対値を決定する。
【０１７５】ステップｈ−４：前記ステップｈ−１乃至
３を前記第１の初期位相画像の全画素について繰り返し
初期位相の絶対値を決定する。
【０１７６】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
するステップ（ｈ）は以下のステップを含む。
【０１７７】ステップｈ−１：第１の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第１の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する第１の三
次元座標位置候補群を求める。
【０１７８】ステップｈ−２：第２の光パターン照射位
置と第１の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値
群を参照し、第２の光パターンにより第１の撮像位置か
ら得られた第３の初期位相画像における前記注目画素の
初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定で
きるかどうか判定する。
【０１７９】ステップｈ−３：第２の光パターン投射位
置と第１の撮像位置を基にして、前記第３の初期位相画
像における注目画素の初期位相から、対応する第２の三
次元座標位置候補群を求める。
【０１８０】ステップｈ−４：第１の光パターン照射位
置と第２の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値
群を参照し、第１の光パターンにより第１の撮像位置か
ら得られた第１の初期位相画像における前記注目画素の
初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定さ
れるかどうか判定する。
【０１８１】ステップｈ−５：両ステップｈ−３、４に
より一意に決定できた三次元座標位置から、前記初期位
相画像における該当画素の初期位相の絶対値を決定す
る。
【０１８２】ステップｈ−６：前記ステップｈ−１乃至
ｈ−５を前記第１の初期位相画像の全画素について繰り
返す。なお、上記各ステップは、撮像手段からの画像デ
ータを入力し、且つ撮像手段及び光投射手段を制御する
コンピュータ上で実行されるプログラムによってその処
理が実行され、この場合、該プログラムを記録したＦＤ
又はＣＤ−ＲＯＭ、通信媒体から読み込まれたプログラ
ムを該コンピュータで読み出し実行することで本発明を
実施することができる。
【０１８３】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
に説明する。図１は、本発明に係る三次元形状計測装置
の第１の実施例の構成を示すブロック図である。図２
は、本発明の一実施例における光投射、物体とカメラの
様子を説明するための図である。
【０１８４】空間的に正弦波状の輝度分布をなす光パタ
ーンを投射する光投射手段Ａ201は、光投射手段Ａ制御
信号１を入力とし、該信号に合わせて正弦波光パターン
の位相値を２π／４ずつずらす。カメラＡ 203、Ｂ 204
は、それぞれカメラＡ制御信号３、カメラＢ制御信号４
を入力とし、該信号に合わせて画像を取り込み、カメラ
Ａ出力信号５、カメラＢ出力信号６を出力する。
【０１８５】光投射手段・カメラ制御手段205は、光投
射器Ａ制御信号１、カメラＡ制御信号3、カメラＢ制御
信号4を出力し、光投射手段Ａ 201から投射される正弦
波光パターンの位相値を２π／４ずつずらしてカメラＡ
203、Ｂ 204で画像撮影する処理を、計４回繰り返させ
る。
【０１８６】また位相計算制御信号14を出力し、カメラ
Ａ 203、Ｂ 204の画像を切り替えて位相の計算を制御し
たり、三次元座標計算制御信号33を出力して計算する三
次元形状を制御する。
【０１８７】画像記憶手段Ａ−Ａ206は、カメラＡ出力
信号５を入力とし、カメラＡ 203から送られてきた異な
る位相の正弦波光パターンで撮影された画像を順次記録
しておき、画像信号Ａ−Ａ 9として出力する。
【０１８８】画像記憶手段Ｂ−Ａ 208も同様に、カメラ
Ｂ出力信号6を入力とし、カメラＢ204から送られてきた
異なる位相の正弦波光パターンで撮影された画像を順次
記録しておき、画像信号Ｂ−Ａ 11として出力する。
【０１８９】位相計算手段210は、位相計算制御信号14
により制御される画像信号Ａ−Ａ９または画像信号Ｂ−
Ａ 11を入力とし、異なる位相の正弦波光パターンで撮
影された画像群から、画素毎に、上式(6)に基づいて、
位相値を計算し、位相信号13として出力する。
【０１９０】位相記憶手段Ａ−Ａ 211は位相計算制御信
号14により制御される位相信号13を入力とし、画像信号
Ａ−Ａ９から計算された位相値を記録しておき、位相信
号Ａ−Ａ 15として出力する。
【０１９１】位相記憶手段Ｂ−Ａ 213は、同様に、位相
計算制御信号14により制御された位相信号13を入力と
し、画像信号Ｂ−Ａ 11から計算された位相値を記録し
ておき、位相信号Ｂ−Ａ 17として出力する。
【０１９２】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215は、
位相信号Ａ−Ａ 15と位相信号Ｂ−Ａ17を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 20、絶対位
相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 21として出力する。
【０１９３】図３は、絶対位相決定方法を説明するため
の図である。カメラＡ 203、Ｂ 204により撮影した画像
Ａ 117、Ｂ 118上に物体が、画像Ａ上の物体119、画像
Ｂ上の物体120としてそれぞれ写っているとする。
【０１９４】画像Ａ上の物体119中の一点である点Ｐ121
の位相値が、αｐであるとする。図３（ｃ）に示すよう
に、光投射手段Ａ 201から投射される正弦波光パターン
の位相を−πからπまでに折り畳んだときにαｐになる
空間的な位置は、点Ｐ1122、点Ｐ2123、点Ｐ3124とな
る。画像Ｂ上におけるこれらの点π(ｉ＝1,2,3)の画素
位置における位相値α4を調べ、αｐ±εの範囲に入る
点が唯一であれば、三次元空間上の点Ｐを唯一に定める
ことができる。これにより点Ｐの三次元座標位置が決定
され、更に投射している絶対位相を決定することができ
る。但しここでεは、あらかじめ与えた閾値であるとす
る。
【０１９５】処理対象となる位相値が−πからπに折り
畳まれていることから、上記の位相の一致判定処理は、
実際にはもう少し複雑となる。以下に処理をまとめる。
【０１９６】（１）αP−ε≧−πの場合： （１−１）αP＋ε＜πの場合： ・点Ｐiが持つ位相値αiが、αP−ε≦αi、かつαi≦
αP＋εが真であれば位相値は一致と判定 ・それ以外は位相値は不一致と判定 （１−２）αP＋ε≧πの場合： ・点Ｐiが持つ位相値αiが、αi≦αP＋ε−２π、また
はαP−ε≦αiが真であれば位相値は一致と判定 ・それ以外は位相値は不一致と判定 （２）それ以外の場合 （２−１）αP＋ε＜πの場合： ・点Ｐiが持つ位相値αiが、αi≦αP＋ε、またはαP
−ε＋２π≦αiが真であれば位相値は一致と判定 ・それ以外は位相値は不一致と判定 （２−２）αP＋ε≧πの場合：（εを大きくとりすぎ
であり、本発明ではありえない条件) ・全ての位相値が一致と判定 以上の絶対位相決定処理を画像Ａ 117上全ての点につい
て繰り返すことにより、画像Ａ 117、Ｂ 118上で、それ
ぞれ複数画素の絶対位相を決めることが可能となる。
【０１９７】画像Ａ 117上で絶対位相が決定できた画素
とその絶対位相を、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−
Ａ) 20として、また画像Ｂ 118について絶対位相信号Ｂ
−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 21として出力する。これにより従
来法では自動処理が困難であった絶対位相の決定、即ち
絶対的な三次元形状計測が可能となる。
【０１９８】絶対位相変換手段221は、位相信号Ａ−Ａ
15、Ｂ−Ａ 17と絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 2
0、Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 21とを、三次元座標計算制
御信号33により切り替えて入力とし、絶対位相信号を参
照し、位相信号中において絶対位相が得られていない画
素の位相値を絶対位相へと変換し、絶対位相変換信号32
として出力する。
【０１９９】図４は、絶対位相画像を説明するための図
である。図４（ａ）は画像Ａ 117、図４（ｂ）は絶対位
相画像Ａ 125であるとする。絶対位相画像Ａ 125上に、
絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215によって既に絶対
位相が得られている画素群を記号■で示し、絶対位相決
定済画素群126として表わしている。
【０２００】絶対位相決定済画素群126の各画素に接し
ている、絶対位相が未決定の画素にまず注目し、絶対位
相決定済画素との位相差が２π以下となるよう２πの整
数倍を加減する。この手続きを、全未決定位相値に対し
て繰り返すことにより、絶対位相が未決定の画素の絶対
位相を計算してゆく。
【０２０１】カメラＡ 203、Ｂ 204の双方から見えてい
る領域内では、絶対位相が既にわかっている画素のほぼ
均等な出現が期待でき、従来困難であった自動的な位相
接続処理を安定して実行することができる。
【０２０２】三次元座標変換手段222は、絶対位相変換
信号32と三次元座標計算制御信号33とを入力とし、位相
信号Ａ−Ａ 15から求めた絶対位相であるならば光投射
手段Ａ 201、カメラＡ 203の位置関係や内部構成に応じ
たパラメータにより、三次元座標値へと変換し、三次元
座標信号34として出力する。同様に位相信号Ｂ−Ａ 17
から求めた絶対位相であるならば、光投射手段Ａ 201、
カメラＢ 204の位置関係や内部構成に応じたパラメータ
を用いて、三次元座標値へと変換し、三次元座標信号34
として出力する。
【０２０３】三次元座標記憶手段Ａ−Ａ 223は、三次元
座標変換手段222で得られた光投射手段Ａ 201とカメラ
Ａ 203の組による三次元形状情報を記憶しておき、随
時、三次元座標信号Ａ−Ａ 35として出力する。
【０２０４】三次元座標記憶手段Ｂ−Ａ 225は同様に、
光投射手段Ａ 201とカメラＢ 204の組による三次元形状
情報を記憶しておき、随時、三次元座標信号Ｂ−Ａ 37
として出力する。
【０２０５】三次元座標合成手段226は、三次元座標信
号Ａ−Ａ 35、Ｂ−Ａ 37を入力とし、2つの形状情報を
合成して、合成三次元座標信号39として出力する。これ
により死角を低減した三次元形状計測結果を得ることが
できる。
【０２０６】本実施例における光投射手段Ａ 201は、空
間的に正弦波状に輝度分布をなす光パターンが投射可能
であり、あるステップで該正弦波光パターンの位相値を
ずらしてゆけるものならば何でも良い。例えば文献
（１）（「縞走査を導入した格子パターン投影法」）で
は液晶格子を利用している。また同文献にあるように、
必ずしも厳密な正弦波パターンでなくとも計測に影響は
なく、本発明を構成することができる。また光パターン
は三角波状のものであっても本発明を構成することがで
きる。
【０２０７】カメラＡ 203、Ｂ 204は、それぞれ制御信
号により、画像取り込む構成とされているが、通常のビ
デオカメラのような画像信号を常時出力するカメラを利
用し、画像を取り込む手段で画像取り込みタイミングを
図るようにしてもよい。
【０２０８】位相のシフト量として、２π／４、撮影回
数を４回、位相計算法を、上式(6)と記述したが、文献
（５）（「Comparison of Phase−measurement Ａlgori
thms」、SPIE Vol.680, Surface Characterization and
Testing,pp.19−28,1986年)）に記載されているよう
に、様々な回数や位相シフト量、位相計算方法を採用し
ても、本発明を同様に構成することができる。カメラＡ
203、Ｂ 204で独立に、撮影回数などが異なっても、位
相値が計算できさえすればよい。
【０２０９】位相計算手段210では、単に位相計算する
と記述したが、同時に、上式(1)における正弦波の振幅
Ａ(x)を計算し、あらかじめ設定した閾値よりも振幅の
大きい、即ち信頼度の高い位相値のみを出力するように
してもよい。振幅Ａ(x)は、式(12)により簡単に求める
ことができる。
【０２１０】上記絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215
では、画像Ａ 117上の点Ｐに幾何的に対応する画像Ｂ 1
18上の点Ｐ1、点Ｐ2、点Ｐ3について、位相値が一致す
る点が一意に決定できるかどうかを判定しているが、画
像Ａ 117、Ｂ 118の役割を逆転してもよい。更に画像Ａ
117、Ｂ 118両方についての一意性の判定を組み合わせ
ることで、絶対位相決定処理をより信頼性高く実行する
こともできる。
【０２１１】上記絶対位相決定手段Ａ−Ａ／Ｂ−Ａ ２
１５において、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３、を求めるに
は、図１３を用いて前述したように、式（１１）を利用
することが可能であった。しかし投射する光パターンが
正弦波からずれていたり、微小なずれ自体が問題となる
ような高精度な計測が必要な場合には、理想的な位相と
格子周期との関係式（９）からのずれを補正するよう
に、本発明を構成することができる。
【０２１２】図１５に、較正板を用いた、ずれ補正方法
の説明図を示す。図１５（ａ）に示すように、あらかじ
め三次元的な座標位置がわかっている較正位置Ａ１４４
に平面板を置き、光投射手段Ａ２０１から位相シフトを
行いながら光パターンを投射し、カメラＡ２０３、カメ
ラＢ２０４により画像を撮影する。得られた画像群から
それぞれ位相値を計算する。このとき、正弦波などから
のずれが大きくないとすると、求めた位相値から絶対位
相値への変換は、式（９）から予想される絶対位相値と
の差が最も小さくなるように、２πの整数倍を加減する
だけで得られる。該絶対位相値を、較正位置Ａ１４４に
おける絶対位相値テーブルとしておく。同様にして、較
正位置Ｂ１４５、Ｃ１４６、Ｄ１４７において位相値を
計算し、テーブルとしておく。
【０２１３】次に、図１６を参照して、ずれ補正付絶対
位相決定手段Ａ−Ａ／Ｂ−Ａ ２５４について説明す
る。
【０２１４】画素位置スキャン手段A 255は、位相値信
号A-A 15を入力とし、該位相値信号A-A 15上において画
像上の画素を順に選択してゆき、選択した画素位置にお
ける位相値を、選択画素位相信号A 40として出力する。
LUT A-A 259には、光投射手段A 201により投射された光
パターンを、カメラA 203で観測したときの基準となる
絶対位相値テーブルが保存されているとする。最近傍テ
ーブル参照手段A-A 257は、該選択画素位相信号A 40
と、LUT A-A 259を参照して得られる基準位相・座標信
号A-A 42を入力として、対応するテーブルを引き出して
選択基準位相・座標信号A-A 44として出力する。
【０２１５】以下では、この最近傍テーブル参照手段A-
A 257の動作を、図１５（ｂ）を参照して詳細に説明す
る。
【０２１６】選択されている画素位置が、図３における
点P 121であり、該点P 121における位相値がαpである
とする。
【０２１７】カメラA 203から該点P121への視線方向P 1
48と、各較正位置A 144、B 145、C146、D 147との交点
である、点RPA、点RPB、点RPC、点RPDでの絶対位相値と
を比較する。この比較は単に各較正位置に平板をおいて
位相値を計測したときに得られた位相画像上において、
点P121が観測された位置と同一の画素位置における位相
値との比較である。点RPAにおける絶対位相値がαRPA、
点RPBにおける絶対位相値がαRPBであるとする。もし視
線方向P 148における計測された位相値αpに２πの整数
倍を加減することで、αRPA〜αRPBの間におさまると
き、三次元座標点の候補点P1 122は点RPAと点RPBとを結
ぶ線上に存在すると判定する。このとき点RPAと点RPBの
三次元座標位置と位相値をそれぞれ組として、選択基準
位相・座標信号A-A 44として出力してゆく。同様にして
点P2 123、点P3 124についても求めることができる。
【０２１８】内挿手段A-A 261は上記選択基準位相座標
信号A-A 44を入力として点P1 122、点P2123、点P3 124
の三次元座標位置を計算し、候補座標群信号A-A 46とし
て出力する。点P1 122が点RPAと点RPBの間にあると判定
されており、両点の位相値αRPAとαRPBの間におさまる
よう調整した位相値をα'Pとしたとき、点P1 122の座標
位置を次式(14)により求めることとする。
【０２１９】同様にして点P2 123、点P3 124についても
計算してゆく。
【０２２０】対応画素位置変換手段A 263は、上記候補
点座標群信号A-A 26を入力として、カメラB 204におい
て、点P1 122、点P2 123、点P3 124がどの画素位置に観
測されるかを求めて、候補画素位置群信号A-A 48として
出力する。
【０２２１】同一位相値判定手段A 265は、選択画素位
相信号A 40と、位相値信号B-A 17と、候補画素位置群信
号 A-A 48とを入力とし、位相値αPと、カメラB 204か
ら得られた位相画像中において、対応する画素位置の位
相値とを比較し、同一であるか否かを判定する。同一で
あると判定される点が唯一に定めることができたとき、
その三次元座標位置が唯一に決定でき、そのときの絶対
位相を決定することができる。このときの絶対位相値
を、絶対位相値信号A-A(A-A/B-A) 20として出力する。
位相値信号B-A 17についても同様にして絶対位相を決め
ることができ、絶対位相値信号B-A(A-A/B-A) 21として
出力する。
【０２２２】各較正位置A 144、B 145、C 146、D 147の
間隔は、絶対位相値を、−πからπまでの範囲内に折り
畳んだときに、同一位相となる画素が現れない程度に狭
く、かつ、式（１４）による補間により、所用の精度が
得られるように広く設定すればよい。
【０２２３】同様にして、三次元座標変換手段A-A 222
についても、理論値からのずれを補正することが可能で
ある。
【０２２４】図１７を参照して、このずれ補正付三次元
座標変換手段A-A267について以下に説明する。なお、LU
T A-A 259には、光投射手段A 201により投射された光パ
ターンをカメラA 203で観測したときの基準となる絶対
位相値テーブルが保存されているとする。
【０２２５】最近傍テーブル参照手段 A-A 268は、絶対
位相変換信号A-A 50と、LUT A-A 259を参照して得られ
る基準位相・座標信号A-A 42とを入力として、対応する
テーブルを引き出して、基準位相・座標信号A-A 51とし
て出力する。絶対位相変換信号A-A 50は、既に絶対位相
へと変換されているために、前述のずれ補正付絶対位相
決定手段A-A/B-A 254の場合と異なり、２πの整数倍の
オフセットを考慮することなく、基準面での位相値と比
較するだけで、内挿に必要な前後の基準面における対応
画素の三次元座標位置と絶対位相値を得ることができ、
これを基準位相・座標信号a-A 51として出力することに
なる。
【０２２６】内挿手段A-A 261は、基準位相座標信号A-A
51を入力として、式（１４）に基づいて、三次元座標
位置を計算し、三次元座標信号A-A 52として出力する。
【０２２７】絶対位相変換手段221では、絶対位相が決
定済みである画素を中心にして絶対位相への変換を繰り
返しているが、上記文献（２）（「Ａ Review of Phase
Unwrapping Techniques in Fringe Ａnalysis」）に記
載されている、様々な手法に、絶対位相が既に決定され
て画素が存在することを取り入れるようにしてもよい。
例えば絶対位相が得られている画素間において、本明細
書において説明した位相格子計数／走査手法を適用する
ことなどの方法に置き換えても、本発明を実施すること
ができる。
【０２２８】また、本実施例では、カメラが二つとして
説明したが、カメラを３つ以上であってもよい。
【０２２９】図５は、本発明に係る三次元形状計測装置
の第２の実施例の構成を示すブロック図である。図６
は、本発明の第２の実施例における光投射、物体とカメ
ラの様子を説明するための図である。空間的に正弦波状
の輝度分布をなす光パターンを投射する光投射手段Ａ 2
01、Ｂ 202はそれぞれ、光投射手段Ａ制御信号1、光投
射手段Ｂ制御信号2を入力とし、該信号に合わせて該正
弦波の位相値を２π／４ずつずらす。
【０２３０】カメラＡ 203はカメラＡ制御信号3を入力
とし、該信号に合わせて画像を取り込みカメラＡ出力信
号5を出力する。光投射手段・カメラ制御手段251は、光
投射器Ａ制御信号1、光投射器Ｂ制御信号2、カメラＡ制
御信号3を出力し、光投射器Ａ 201から正弦波光パター
ンを投射し、その位相値を２π／４ずつずらしてカメラ
Ａ 203で画像撮影する処理を、計４回繰り替えし、次に
光投射器Ｂ 202から正弦波光パターンを投射し、その位
相値を２π／４ずつずらしてカメラＡ 203で画像撮影す
る処理を計4回繰り返す。同時に、カメラＡ出力制御信
号7を出力し、カメラＡ 203の出力先を切り替える。ま
た位相計算制御信号14を出力し、カメラＡ203、Ｂ 204
の画像を切り替えて位相の計算を制御したり、三次元座
標計算制御信号33を出力して計算する三次元形状を制御
する。
【０２３１】画像記憶手段Ａ−Ａ 206は、カメラＡ出力
信号5を入力とし、光投射手段Ａ 201から投影された異
なる位相の正弦波光パターンで撮影された画像を順次記
録しておき、画像信号Ａ−Ａ 9として出力する。
【０２３２】画像記憶手段Ａ−Ｂ 207も同様に、カメラ
Ａ出力信号5を入力とし、光投射手段Ｂ 202から投影さ
れた異なる位相の正弦波光パターンで撮影された画像を
順次記録しておき、画像信号Ａ−Ｂ 10として出力す
る。
【０２３３】位相計算手段210は、位相計算制御信号14
により切り替えられる画像信号Ａ−Ａ 9または画像信号
Ａ−Ｂ 10を入力とし、異なる位相の正弦波光パターン
で撮影された画像群から、画素毎に上式（６）に基づい
て位相値を計算し、位相信号13として出力する。
【０２３４】位相記憶手段Ａ−Ａ 211は位相計算制御信
号14により制御された位相信号13を入力とし、画像信号
Ａ−Ａ 9から計算された位相値を記録しておき、位相信
号Ａ−Ａ15として出力する。位相記憶手段Ａ−Ｂ 212は
同様に、位相計算制御信号14により制御された位相信号
13を入力とし、画像信号Ａ−Ｂ 10から計算された位相
値を記録しておき、位相信号Ａ−Ｂ 16として出力す
る。
【０２３５】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ 216は、
位相信号Ａ−Ａ 15と位相信号Ａ−Ｂ16を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 22・絶対位
相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23として出力する。
【０２３６】図７は、該絶対位相決定方法の説明図であ
る。光投射手段Ａ 201で正弦波光パターンを投射し撮影
した画像Ａ(光パターンＡ)127と、光投射手段Ｂ 202で
投射し撮影した画像Ｂ(光パターンＢ)128には、それぞ
れ同じ物体が、画像Ａ(光パターンＡ)上の物体129／画
像Ａ(光パターンＢ)上の物体130として撮影されてい
る。画像Ａ(光パターンＡ)上の物体129中の一点、点Ｐ1
21の位相値がαpであるとする。
【０２３７】図７（ｃ）に示すように、光投射手段Ａ 2
01から投射される光パターンの位相を−πからπまでに
折り畳んだときにαpになる空間的な位置は、点あＰ112
2・点Ｐ2123・点Ｐ3124となる。よって点Ｐ4を光投射手
段Ｂ 202から見たとき、各点に投射している位相はそれ
ぞれαpi(ｉ＝1,2,3)であることがわかる。これらの点
Ｐ4の位相値αpiと、画像Ａ (光パターンＢ)上の物体13
0の点Ｐ121が持つ位相値φpとを比較し、αpi±εの範
囲に入る点が唯一であれば、三次元空間上の点Ｐを唯一
に定めることができる。
【０２３８】これにより点Ｐについて三次元座標位置が
決定され、更にそれぞれの光投射手段Ａ 201、Ｂ 202か
ら投射している絶対位相を決定することができる。但し
ここでεは、あらかじめ与えられた閾値であるとする。
【０２３９】処理対象となる位相値が−πからπに折り
畳まれていることから、上記の位相の一致判定処理は、
実際にはもう少し複雑となる。手続きは、前記第１の実
施例における絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215にお
ける判定処理と同様である。
【０２４０】以上の絶対位相決定処理を、画像Ａ(光パ
ターンＡ)127上全ての点について繰り返すことにより、
画像Ａ(光パターンＡ) 127、Ａ(光パターンＢ) 128上、
それぞれ複数画素の絶対位相を決めることが可能とな
る。
【０２４１】画像Ａ(光パターンＡ) 127上で絶対位相が
決定できた画素とその絶対位相を、絶対位相信号Ａ−Ａ
(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 22として、また画像Ａ(光パターンＢ)
128について絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23と
して出力する。これにより、従来法では自動処理が困難
であった絶対位相の決定、即ち絶対的な三次元形状計測
が可能となる。
【０２４２】絶対位相変換手段221は、位相信号Ａ−Ａ
15、Ａ−Ｂ 16と絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 2
2、Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23とを、三次元座標計算制
御信号33により切り替えて入力とし、絶対位相信号を参
照し、位相信号中の絶対位相が得られていない画素の位
相値を前記第１の実施例と同様に絶対位相へと変換し、
絶対位相変換信号32として出力する。
【０２４３】光投射装置Ａ 201、Ｂ 202双方から正弦波
光パターンが投射される領域内では、絶対位相が既にわ
かっている画素のほぼ均等な出現が期待でき、従来困難
であった自動的な位相接続処理が安定に実行可能とな
る。
【０２４４】三次元座標変換手段222は、絶対位相変換
信号32と三次元座標計算制御信号33とを入力とし、位相
信号Ａ−Ａ 15から求めた絶対位相であるならば光投射
手段Ａ 201、カメラＡ 203の位置関係や内部構成に応じ
たパラメータにより三次元座標値へと変換し、三次元座
標信号34として出力する。同様に位相信号Ａ−Ｂ 16か
ら求めた絶対位相であるならば、光投射手段Ｂ 202、カ
メラＡ 203の位置関係や内部構成に応じたパラメータを
用いて、三次元座標値へと変換し、三次元座標信号34と
して出力する。
【０２４５】三次元座標記憶手段Ａ−Ａ 223は、三次元
座標変換手段222で得られた光投射手段Ａ 201とカメラ
Ａ 203の組による三次元形状情報を記憶しておき、随時
三次元座標信号Ａ−Ａ 35として出力する。三次元座標
記憶手段Ａ−Ｂ 224は同様に、光投射手段Ｂ 202とカメ
ラＡ 203の組による三次元形状情報を記憶しておき、随
時三次元座標信号Ａ−Ｂ 36として出力する。
【０２４６】三次元座標合成手段226は、三次元座標信
号Ａ−Ａ 35、Ａ−Ｂ 36を入力とし、2つの形状情報を
合成して、合成三次元座標信号39として出力する。これ
により死角を低減した三次元形状計測結果を得ることが
できる。
【０２４７】本実施例における光投射手段Ａ 201、Ｂ 2
02やカメラＡ 203については、前記第１の実施例と同様
にして、その構成を変更してもよい。
【０２４８】位相のシフト量として２π／４、撮影回数
を4回、位相計算法を式(6)と記述したが、第１の実施例
と同様にして、位相値が計算できさえすればよく、本発
明を構成することができる。また前記第１の実施例と同
様に、位相計算手段210において、正弦波の振幅Ａ(x)を
計算し、あらかじめ設定した閾値よりも振幅の大きい、
即ち信頼度の高い位相値のみを出力することでも、本発
明を構成することができる。
【０２４９】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ 216で
は、画像Ａ(光パターンＡ) 127上の点Ｐに幾何的に対応
する三次元座標点Ｐ1、点Ｐ2、点Ｐ3について、画像Ａ
(光パターンＢ) 128の位相値と一致する点が一意に決定
できるかどうかを判定する、と記述したが、画像Ａ(光
パターンＡ) 127と画像Ａ(光パターンＢ) 128の役割を
逆転してもよい。更に画像Ａ(光パターンＡ) 127と画像
Ａ(光パターンＢ) 128両方についての一意性の判定を組
み合わせることで、絶対位相決定をより信頼性高く行な
うこともできる。
【０２５０】絶対位相変換手段221では、前記第１の実
施例と同様に構成を変更しても、本発明を構成すること
ができる。また本実施例では、光投射手段が二つとして
説明したが、光投射手段は二つ以上いくつあってもよ
い。
【０２５１】また絶対位相変換手段２２１において、投
射する光パターンが正弦波からずれていたり、微小なず
れ自体が問題となるような高精度な計測が必要な場合に
は、理想的な位相と格子周期との関係式（９）からのず
れを補正するように、図１５、図１６、図１７を参照し
て説明した手法を利用して、本発明を実施することがで
きる。
【０２５２】図８は、本発明に係る三次元形状計測装置
の第３の実施例を示すブロック図である。図９は、本発
明の第３実施例における光投射、物体とカメラの様子を
説明するための図である。
【０２５３】空間的に正弦波状の輝度分布をなす光パタ
ーンを投射する光投射手段Ａ 201、Ｂ 202はそれぞれ、
光投射手段Ａ制御信号1、光投射手段Ｂ制御信号2を入力
とし、該信号に合わせて正弦波光パターンの位相値を２
π／４ずつずらす。カメラＡ203、Ｂ 204はそれぞれカ
メラＡ制御信号3・カメラＢ制御信号4を入力とし、該信
号に合わせて画像を取り込みカメラＡ出力信号5、カメ
ラＢ出力信号6を出力する。
【０２５４】光投射手段・カメラ制御手段253は、光投
射器Ａ制御信号1、光投射器Ｂ制御信号2、カメラＡ制御
信号3、カメラＢ制御信号4を出力し、光投射器Ａ 201か
ら投射される正弦波光パターンの位相値を２π／４ずつ
ずらしてカメラＡ 203、Ｂ 204で画像撮影する処理を、
計４回繰り返し、次に光投射器Ｂ 202から投射される正
弦波光パターンの位相値を２π／４ずつずらして、カメ
ラＡ 203、Ｂ 204で画像撮影する処理を、計４回繰り返
す。
【０２５５】同時に、カメラＡ出力制御信号7・カメラ
Ｂ出力制御信号8を出力し、カメラＡ203・Ｂ 204の出力
先を切り替える。また位相計算制御信号14を出力し、光
投射手段Ａ 201、Ｂ 202とカメラＡ 203、Ｂ 204の組で
撮影された画像を切り替えて位相の計算を制御したり、
三次元座標計算制御信号33を出力して計算する三次元形
状を制御する。
【０２５６】画像記憶手段Ａ−Ａ 206は、カメラＡ出力
信号5を入力とし、光投射手段Ａ 201から投影された異
なる位相の正弦波光パターンで撮影された画像を順次記
録しておき、画像信号Ａ−Ａ 9として出力する。画像記
憶手段Ａ−Ｂ 207は同様に、カメラＡ出力信号5を入力
とし、光投射手段Ｂ 202から投影された異なる位相の正
弦波光パターンで撮影された画像を順次記録しておき、
画像信号Ａ−Ｂ 10として出力する。
【０２５７】画像記憶手段Ｂ−Ａ208は、カメラＢ出力
信号6を入力とし、光投射手段Ａ 201から投影された異
なる位相の正弦波光パターンで撮影された画像を順次記
録しておき、画像信号Ｂ−Ａ 11として出力する。画像
記憶手段Ｂ−Ｂ 207は、同様に、カメラＢ出力信号6を
入力とし、光投射手段Ｂ 202から投影された異なる位相
の正弦波光パターンで撮影された画像を順次記録してお
き、画像信号Ｂ−Ｂ 12として出力する。
【０２５８】位相計算手段210は、位相計算制御信号14
により切り替えられる画像信号Ａ−Ａ 9、Ａ−Ｂ 10、
Ｂ−Ａ 11、Ｂ−Ｂ 12を入力とし、異なる位相の正弦波
光パターンで撮影された画像群から、画素毎に上式(6)
に基づいて位相値を計算し、位相信号13として出力す
る。
【０２５９】位相記憶手段Ａ−Ａ 211は、位相計算制御
信号14により制御された位相信号13を入力とし、画像信
号Ａ−Ａ 9から計算された位相値を記録しておき、位相
信号Ａ−Ａ 15として出力する。
【０２６０】位相記憶手段Ａ−Ｂ 212は、位相計算制御
信号14により制御された位相信号13を入力とし、画像信
号Ａ−Ｂ 10から計算された位相値を記録しておき、位
相信号Ａ−Ｂ 16として出力する。
【０２６１】位相記憶手段Ｂ−Ａ 213は、位相計算制御
信号14により制御された位相信号13を入力とし、画像信
号Ｂ−Ａ 11から計算された位相値を記録しておき、位
相信号Ｂ−Ａ 17として出力する。
【０２６２】位相記憶手段Ｂ−Ｂ 214は、位相計算制御
信号14により制御された位相信号13を入力とし、画像信
号Ｂ−Ｂ 12から計算された位相値を記録しておき、位
相信号Ｂ−Ｂ 18として出力する。
【０２６３】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215は、
位相信号Ａ−Ａ 15と位相信号Ｂ−Ａ17を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 20、絶対位
相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 21として出力する。
【０２６４】絶対位相決定手段Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ 219は、
位相信号Ａ−Ｂ 16と位相信号Ｂ−Ｂ18を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 28、絶対位
相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 29として出力する。
【０２６５】以上二つの絶対位相決定手段については、
光投射手段が一つ、カメラが二つの組における絶対位相
の決定であるため、前記第１の実施例で説明したよう
に、絶対位相決定手段と全く同じ手続きにより処理する
ことが可能である。
【０２６６】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ 216は、
位相信号Ａ−Ａ 15と位相信号Ａ−Ｂ16を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 22、絶対位
相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23として出力する。
【０２６７】絶対位相決定手段Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ 220は、
位相信号Ｂ−Ａ 17と位相信号Ｂ−Ｂ18を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 30、絶対位
相信号Ｂ−Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 31として出力する。
【０２６８】以上二つの絶対位相決定手段については、
光投射手段は二つ・カメラが一つの組における絶対位相
の決定であるため、第２の実施例で述べた絶対位相決定
手段と全く同じ手続きにより処理することが可能であ
る。
【０２６９】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ 217は、
位相信号Ａ−Ａ 15と位相信号Ｂ−Ｂ18を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 24、Ｂ−Ｂ
(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 25として出力する。
【０２７０】絶対位相決定手段Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ 218は、
位相信号Ａ−Ｂ 16と位相信号Ｂ−Ａ17を入力として、
絶対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決
定し、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 26、Ｂ−Ａ
(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 27として出力する。
【０２７１】図１０は、絶対位相決定方法を説明するた
めの図である。光投射手段Ａ 201で光パターンを投射し
てカメラＡ 203により撮影した画像Ａ(光パターンＡ)13
1と、光投射手段Ｂ 202で投射してカメラＢ 204により
撮影した画像Ｂ (光パターンＢ)132には、それぞれ画像
Ａ(光パターンＡ)上の物体133・画像Ｂ(光パターンＢ)
上の物体134が撮影されている。
【０２７２】画像Ａ(光パターンＡ)上の物体134中の一
点、点Ｐ119の三次元座標位置は、光投射手段Ａ 201か
ら投射される光パターンの位相を−πからπまでに折り
畳んだときに同一の位相値となる空間的な位置として、
図１０（ｃ）に示した通りＰ1122、Ｐ2123、Ｐ3124のよ
うに離散的となり求められる。
【０２７３】点ＰiをカメラＢ 204から見たときの各点
Ｐ4(i=1,2,3)は、光投射手段Ｂ 202から投射される光パ
ターンの位相から、それぞれ点、ＱPj k（ｊ，ｋ＝１，
２，３）135〜143となる。点Ｐiと点ＱPj kとの三次元座
標位置が一致する点が唯一であれば、点Ｐを唯一に定め
ることができる。これにより点Ｐについて三次元座標位
置が決定可能となり、故に投射している絶対位相を決定
することができる。三次元座標位置の一致は、式(13)が
真となることにより判定できる。但しここでεは、あら
かじめ与えられた閾値であるとする。
【０２７４】以上の絶対位相決定処理を画像Ａ(光パタ
ーンＡ)131上全ての点について繰り返すことにより、画
像Ａ(光パターンＡ) 131、Ｂ(光パターンＢ) 132上にお
いてそれぞれ複数画素の絶対位相が決定できる。
【０２７５】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ 217は、
画像Ａ(光パターンＡ) 131上の絶対位相決定画素とその
絶対位相を絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 24とし
て、また画像Ｂ(光パターンＢ) 132については絶対位相
信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ)25として出力する。
【０２７６】同様に絶対位相決定手段Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ 21
8は、画像Ａ(光パターンＢ)上の絶対位相決定画素とそ
の絶対位相を絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 26と
して、また画像Ｂ(光パターンＡ)については絶対位相信
号Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 27として出力する。これによ
り、従来法では自動処理が困難であった絶対位相の決
定、即ち絶対的な三次元形状計測が可能となる。
【０２７７】絶対位相変換手段221は、三次元座標計算
制御信号33により切り替えられる位相信号と絶対位相信
号とを入力とし、絶対位相信号を参照しながら、位相信
号中の絶対位相が得られていない画素位置の位相値を、
前記第１の実施例におけるものと同様にして、絶対位相
へと変換してゆく。
【０２７８】入力は、位相信号Ａ−Ａ 15と、絶対位相
信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) 20、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−
Ｂ) 22、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 24、位相信号Ａ−Ｂ 1
6と、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23、Ａ−Ｂ
(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 26、Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 28、位相
信号Ｂ−Ａ 17と、絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ)
21、Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 27、Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−
Ｂ) 30、位相信号Ｂ−Ｂ 18と、絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ
−Ａ/Ｂ−Ｂ) 25、Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 29、Ｂ−Ｂ
(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 31の各組であり、絶対位相が得られて
いる画素は、全ての絶対位相信号の論理積により判定
し、絶対位相変換信号32として出力する。これにより従
来困難であった自動的な位相接続処理が安定に実現可能
となる。
【０２７９】三次元座標変換手段222は、絶対位相変換
信号32と三次元座標計算制御信号33とを入力とし、位相
信号Ａ−Ａ 15から求めた絶対位相であるならば光投射
手段Ａ 201、カメラＡ 203の位置関係や内部構成に応じ
たパラメータにより三次元座標値へと変換し、三次元座
標信号34として出力する。同様に位相信号Ａ−Ｂ 16か
ら求めた絶対位相であるならば、光投射手段Ｂ 202、カ
メラＡ 203の位置関係や内部構成に応じたパラメータを
用いて、三次元座標値へと変換し、三次元座標信号34と
して出力する。位相信号Ｂ−Ａ 17から求めた絶対位相
であるならば、光投射手段Ａ 201、カメラＢ 204の位置
関係や内部構成に応じたパラメータを用いて、三次元座
標値へと変換し、三次元座標信号34として出力する。
【０２８０】位相信号Ｂ−Ｂ 18から求めた絶対位相で
あるならば、光投射手段Ｂ 202、カメラＢ 204の位置関
係や内部構成に応じたパラメータを用いて、三次元座標
値へと変換し、三次元座標信号34として出力する。
【０２８１】三次元座標記憶手段Ａ−Ａ 223は、三次元
座標変換手段222で得られた光投射手段Ａ201とカメラＡ
203の組による三次元形状情報を記憶しておき、随時三
次元座標信号Ａ−Ａ 35として出力する。
【０２８２】三次元座標記憶手段Ａ−Ｂ 224は同様に、
光投射手段Ｂ 202とカメラＡ 203の組による三次元形状
情報を記憶しておき、随時三次元座標信号Ａ−Ｂ 36と
して出力する。
【０２８３】三次元座標記憶手段Ｂ−Ａ 225は、光投射
手段Ａ 201とカメラＢ 204の組による三次元形状情報を
記憶しておき、随時三次元座標信号Ｂ−Ａ 37として出
力する。
【０２８４】三次元座標記憶手段Ｂ−Ｂ 226は、光投射
手段Ｂ 202とカメラＢ 204の組による三次元形状情報を
記憶しておき、随時三次元座標信号Ｂ−Ｂ 38として出
力する。
【０２８５】三次元座標合成手段226は、三次元座標信
号Ａ−Ａ 35、Ａ−Ｂ 36、Ｂ−Ａ 37、Ｂ−Ｂ 38を入力
とし、４つの形状情報を合成して、合成三次元座標信号
39として出力する。これにより死角を低減した三次元形
状計測結果を得ることができる。
【０２８６】本実施例において、光投射手段Ａ 201、Ｂ
202や、カメラＡ 203、Ｂ 204について、前記第１の実
施例と同様に構成を変更してもよい。位相のシフト量と
して２π／４、撮影回数を4回、位相計算法を式(6)で行
う例を説明したが、第１、第２の実施例と同様に、位相
値が計算できさえすればよい。第１、第２の実施例と同
様に、位相計算手段210において、正弦波の振幅Ａ(x)を
計算し、あらかじめ設定した閾値よりも振幅の大きい、
即ち信頼度の高い位相値のみを出力するようにしてもよ
い。
【０２８７】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ 215、Ａ
−Ｂ/Ｂ−Ｂ 219では、前記第１の実施例における絶対
位相決定手段と同様に構成を変更してもよい。同様に絶
対位相決定手段Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ 216、Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ 220
でも、前記第２の実施例と同様に変更しても、本発明を
構成することができる。
【０２８８】絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ 217で
は、画像Ａ(光パターンＡ)131上の点Ｐにおける、点Ｐ4
(i=1,2,3) 122〜124と、幾何的に対応する画像Ｂ(光パ
ターンＢ) 132上の点ＱPj k135〜143との三次元座標値が
一致する点が一意に決定できるかどうかを判定するとし
たが、画像Ａ(光パターンＡ) 131と画像Ｂ(光パターン
Ｂ)132の役割を逆転してもよい。更に両方を組み合わせ
ることで、絶対位相決定をより信頼性高く行なうことも
できる。一致判定は、上式(13)以外にも、三次元座標値
を比較する方法であればよい。絶対位相決定手段Ａ−Ｂ
/Ｂ−Ａ 218についても同様である。
【０２８９】絶対位相変換手段221では、前記第１、第
２の実施例と同様に構成を変更してもよい。また入力と
して、位相信号Ａ−Ａ 15と絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ
/Ｂ−Ａ) 20、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 22、Ａ−Ａ(Ａ−
Ａ/Ｂ−Ｂ) 24、位相信号Ａ−Ｂ 16と絶対位相信号Ａ−
Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 23、Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 26、Ａ
−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 28、位相信号Ｂ−Ａ 17と絶対位
相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 21、Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−
Ａ) 27、Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 30、位相信号Ｂ−Ｂ 1
8と絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 25、Ｂ−Ｂ(Ａ
−Ｂ/Ｂ−Ｂ)29、Ｂ−Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) 31の各組につ
いて処理しているが、必要な組だけ処理するようにして
もよい。
【０２９０】また絶対位相信号は３つを組にして論理積
により利用するとしたが、論理和でもよい。更に３つで
はなく必要なだけ利用するとしてもよい。
【０２９１】また、第３の実施例では、カメラ・光投射
手段が共に二つとして説明したが、両者とも３つ以上い
くつあってもよい。また両者が同じ数でなくてもよい。
【０２９２】また第３の実施例において、投射する光パ
ターンが正弦波からずれていたり、微小なずれ自体が問
題となるような高精度な計測が必要な場合には、理想的
な位相と格子周期との関係式（９）からのずれを補正す
るように、図１５、図１６、図１７を参照して説明した
手法を利用して、本発明を実施することができる。
【０２９３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相シフト法に基づく三次元形状計測装置において、一
つ以上の光源とカメラを組み合わせることによって従来
解決できなかった、（１）死角の問題、（２）絶対位相
値の決定、（３）確実な位相接続処理、を自動で実行す
ることが可能になり、実用的な三次元形状計測装置を実
現することができる。
【０２９４】また本発明によれば、（４）理想的な正弦
波や三角波からの光パターンからのずれ補償を可能と
し、計測装置の機械工作精度などに対する要求を緩くし
より廉価な構成や、更なる高精度計測性能を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図２】本発明の第１の実施例における測定の様子を説
明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施例における絶対位相決定方
法を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施例において得られた絶対位
相値を基にして、全体での位相値の絶対値を求める方法
を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図６】本発明の第２の実施例における測定の様子を説
明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施例における絶対位相決定方
法を説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図９】本発明の第２の実施例における測定の様子を説
明するための図である。
【図１０】本発明の第３の実施例における絶対位相決定
方法を説明する図である。
【図１１】従来の三次元形状計測装置における測定の様
子を説明するための図である。
【図１２】計測した位相画像の一例を示す図である。
【図１３】絶対位相値から三次元座標への変換を説明す
る図である。
【図１４】絶対位相値が不明であるときの問題点を説明
する図である。
【図１５】本発明の一実施例を説明するための図であ
り、計測位相値を参照して光パターンの理論値からのず
れを補正する手法を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施例を説明するための図であ
り、計測位相値を参照して光パターンの理論値からのず
れを補正して絶対位相を求めるずれ補正付絶対位相決定
手段の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の一実施例を説明するための図であ
り、計測位相値を参照して光パターンの理論値からのず
れを 補正して三次元座標位置を求めるずれ補正付三次
元座標変換手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 光投射手段Ａ制御信号 ２ 光投射手段Ｂ制御信号 ３ カメラＡ制御信号 ４ カメラＢ制御信号 ５ カメラＡ出力信号 ６ カメラＢ出力信号 ７ カメラＡ出力制御信号 ８ カメラＢ出力制御信号 ９ 画像信号Ａ−Ａ １０ 画像信号Ａ−Ｂ １１ 画像信号Ｂ−Ａ １２ 画像信号Ｂ−Ｂ １３ 画像信号制御信号 １４ 位相計算制御信号 １５ 位相信号Ａ−Ａ １６ 位相信号Ａ−Ｂ １７ 位相信号Ｂ−Ａ １８ 位相信号Ｂ−Ｂ １９ 絶対位相計算制御信号 ２０ 絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) ２１ 絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ) ２２ 絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) ２３ 絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) ２４ 絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) ２５ 絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) ２６ 絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) ２７ 絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) ２８ 絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) ２９ 絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) ３０ 絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) ３１ 絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) ３２ 絶対位相変換信号 ３３ 三次元座標計算制御信号 ３４ 三次元座標信号 ３５ 三次元座標信号Ａ−Ａ ３６ 三次元座標信号Ａ−Ｂ ３７ 三次元座標信号Ｂ−Ａ ３８ 三次元座標信号Ｂ−Ｂ ３９ 合成三次元座標信号 ４０ 選択画素位相信号Ａ ４１ 選択画素位相信号Ｂ ４２ 基準位相・座標信号Ａ−Ａ ４３ 基準位相・座標信号Ｂ−Ａ ４４ 基準位相・座標信号Ａ−Ａ ４５ 基準位相・座標信号Ｂ−Ａ ４６ 候補座標群信号Ａ−Ａ ４７ 候補座標群信号Ｂ−Ａ ４８ 候補画素位置群信号Ａ−Ａ ４９ 候補画素位置群信号Ｂ−Ａ ５０ 絶対位相変換信号Ａ−Ａ ５１ 基準位相・座標信号Ａ−Ａ ５２ 三次元座標信号Ａ−Ａ １００ 物体 １０１ 光源 １０２ 格子 １０３ カメラ １０４ 点Ｐ １０５ 位相画像 １０６ レンズ中心 １０７ スクリーン １０８ 物体表面Ａ １０９ 物体表面Ｂ １１０ 物体表面C １１１ 視線Ａ １１２ 視線Ｂ １１３ 絶対位相α方向 １１４ 絶対位相α＋２π方向 １１５ 絶対位相α＋４π方向 １１６ 絶対位相α＋６π方向 １１７ 画像Ａ １１８ 画像Ｂ １１９ 画像Ａ上の物体 １２０ 画像Ｂ上の物体 １２１ 点Ｐ １２２ 点Ｐ1 １２３ 点Ｐ2 １２４ 点Ｐ3 １２５ 絶対位相画像Ａ １２６ 絶対位相決定済画素群 １２７ 画像Ａ(光パターンＡ) １２８ 画像Ａ(光パターンＢ) １２９ 画像Ａ(光パターンＡ)上の物体 １３０ 画像Ａ(光パターンＢ)上の物体 １３１ 画像Ａ(光パターンＡ) １３２ 画像Ｂ(光パターンＢ) １３３ 画像Ａ(光パターンＡ)上の物体 １３４ 画像Ｂ(光パターンＢ)上の物体 １３５ 点ＱP1 1 １３６ 点ＱP1 2 １３７ 点ＱP1 9 １３８ 点ＱP2 1 １３９ 点ＱP2 2 １４０ 点ＱP2 3 １４１ 点ＱP3 1 １４２ 点ＱP3 2 １４３ 点ＱP3 3 １４４ 較正位置Ａ １４５ 較正位置Ｂ １４６ 較正位置Ｃ １４７ 較正位置Ｄ １４８ 視線方向Ｐ １４９ 点ＲＰＡ １５０ 点ＲＰＢ １５１ 点ＲＰＣ １５２ 点ＲＰＤ ２００ 三次元形状計測装置 ２０１ 光投射手段Ａ ２０２ 光投射手段Ｂ ２０３ カメラＡ ２０４ カメラＢ ２０５ 光投射手段・カメラ制御手段 ２０６ 画像記憶手段Ａ−Ａ ２０７ 画像記憶手段Ａ−Ｂ ２０８ 画像記憶手段Ｂ−Ａ ２０９ 画像記憶手段Ｂ−Ｂ ２１０ 位相計算手段 ２１１ 位相記憶手段Ａ−Ａ ２１２ 位相記憶手段Ａ−Ｂ ２１３ 位相記憶手段Ｂ−Ａ ２１４ 位相記憶手段Ｂ−Ｂ ２１５ 絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ ２１６ 絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ ２１７ 絶対位相決定手段Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ ２１８ 絶対位相決定手段Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ ２１９ 絶対位相決定手段Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ ２２０ 絶対位相決定手段Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ ２２１ 絶対位相変換手段 ２２２ 三次元座標変換手段 ２２３ 三次元座標記憶手段Ａ−Ａ ２２４ 三次元座標記憶手段Ａ−Ｂ ２２５ 三次元座標記憶手段Ｂ−Ａ ２２６ 三次元座標記憶手段Ｂ−Ｂ ２２７ 三次元座標合成手段 ２３１〜２３５ スイッチ ２４１〜２４７ スイッチ ２５０ 三次元形状計測装置 ２５１ 光投射手段・カメラ制御手段 ２５２ 三次元形状計測装置 ２５３ 光投射手段・カメラ制御手段 ２５４ ずれ補正付絶対位相決定手段Ａ−Ａ／Ｂ−Ａ ２５５ 画素位置スキャン手段Ａ ２５６ 画素位置スキャン手段Ｂ ２５７ 最近傍テーブル参照手段Ａ−Ａ ２５８ 最近傍テーブル参照手段Ｂ−Ａ ２５９ ＬＵＴ Ａ−Ａ ２６０ ＬＵＴ Ｂ−Ａ ２６１ 内挿手段 Ａ−Ａ ２６２ 内挿手段 Ｂ−Ａ ２６３ 対応画素位置変換手段Ａ ２６４ 対応画素位置変換手段Ｂ ２６５ 同一位相値判定手段Ａ ２６６ 同一位相値判定手段Ｂ ２６７ ずれ補正付三次元座標値変換手段 ２６８ 最近傍テーブル参照手段Ａ−Ａ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA51 DD06 EE00 FF05 FF06 FF42 FF61 HH06 HH07 HH14 JJ03 JJ05 JJ19 JJ26 LL41 MM22 NN11 QQ00 QQ23 QQ24 QQ25 QQ26 QQ28 5B057 BA01 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CC01 CD14 CE02 CE06 CH08 CH09 DB02 DB09 DC30 DC36

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）空間的に縞状の輝度分布を有する光
    パターンを光投射手段から位相をずらしながら被計測物
    体へ投射する工程と、 （ｂ）前記光パターンを位相をずらしながら照射した前
    記被計測物体を二つの異なる方向から撮像手段でそれぞ
    れ撮像する工程と、 （ｃ）前記二つの方向からそれぞれ撮像された第１、及
    び第２の画像列から各々について第１、及び第２の初期
    位相画像を導出する工程と、 （ｄ）前記光パターンの投射位置と第１の撮像位置とを
    基に、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期
    位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める工程
    と、 （ｅ）前記光パターンの投射位置と第２の撮像位置とを
    基に、前記第２の初期位相画像において前記三次元座標
    位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位
    相を参照し、前記第１の初期位相画像における注目画素
    の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位
    置が一意に決定できるか否かを判定する工程と、 （ｆ）一意に決定された画素位置に基づき三次元座標位
    置を求め、前記第１、及び第２の初期位相画像における
    該当画素の初期位相の絶対値を決定する工程と、 （ｇ）前記（ｄ）乃至（ｆ）の工程を、前記第１の初期
    位相画像の全画素について繰り返す工程と、 （ｈ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、前記第１、及び第２の初期位相画像から第１、及び
    第２の絶対位相画像へ変換する工程と、 （ｉ）前記第１、及び第２の絶対位相画像の各画素にお
    ける絶対位相と、前記光パターンの投射位置と前記第
    １、及び第２の画像の撮像位置とを基に、各画素におけ
    る前記被計測物体の三次元座標位置を求める工程と、 を含むことを特徴とする三次元形状計測方法。
  2. 【請求項２】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
    する工程（ｆ）において、 （１）前記光パターンの投射位置と前記第１の撮像位置
    を基に、前記第１の初期位相画像における注目画素の初
    期位相から対応する第１の三次元座標位置候補群を求め
    る工程と、 （２）前記第２の撮像位置を基に、前記第２の初期位相
    画像において前記第１の三次元座標位置群に対応する画
    素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第
    １の初期位相画像における注目画素の初期位相と比較
    し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定で
    きるか否かを判定する工程と、 （３）前記光パターンの投射位置と前記第２の撮像位置
    とを基に、前記第２の初期位相画像における前記一意に
    決定された画素の初期位相から、対応する第２の三次元
    座標位置候補群を求める工程と、 （４）前記第１の撮像位置を基に、前記第１の初期位相
    画像において前記第２の三次元座標位置群に対応する画
    素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第
    ２の初期位相画像における一意に決定された画素の初期
    位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一
    意に決定されるか否かを判定する工程と、 （５）前記両工程（２）、（４）により、一意に決定さ
    れた画素位置により三次元座標位置を求め、前記第１、
    第２の初期位相画像における該当画素の初期位相の絶対
    値を決定する工程と、 （６）前記工程（１）乃至（５）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 を含むことを特徴とする、請求項１に記載の三次元形状
    計測方法。
  3. 【請求項３】前記被計測物体を三つ以上の異なる方向か
    ら撮像手段で撮像する工程を含むことを特徴とする、請
    求項１又は２記載の三次元形状計測方法。
  4. 【請求項４】（ａ）二つの異なる方向から光投射手段よ
    りそれぞれ空間的に縞状の輝度分布を持つ第１、及び第
    ２の光パターンを位相をずらしながら被計測物体へと投
    射する工程と、 （ｂ）前記第１の光パターンを位相をずらしながら照射
    し前記被計測物体を撮像手段で撮像した後、前記第２の
    光パターンを位相をずらしながら照射し前記被計測物体
    を撮像する工程と、 （ｃ）前記第１、及び第２の光パターンにより撮像され
    た第１、第２の画像列から、それぞれについて第１、第
    ２の初期位相画像を導出する工程と、 （ｄ）前記第１の光パターンの投射位置と撮像位置を基
    にして、前記第１の初期位相画像における注目画素の初
    期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める工
    程と、 （ｅ）前記第２の光パターンの照射位置と三次元座標位
    置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第２の
    初期位相画像における前記注目画素の初期位相と比較
    し、同一となる初期位相が一意に決定できるか否かを判
    定する工程と、 （ｆ）一意に決定された三次元座標位置から、前記第
    １、及び第２の光パターンの初期位相の絶対値を決定す
    る工程と、 （ｇ）前記（ｄ）乃至（ｆ）の工程を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 （ｈ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、前記第１、及び第２の初期位相画像から第１、及び
    第２の絶対位相画像へ変換する工程と、 （ｉ）前記第１、及び第２の絶対位相画像の各画素にお
    ける絶対位相と、前記二つの光パターン投射位置と画像
    撮像位置を基に、各画素における前記被計測物体の三次
    元座標位置を求める工程と、 を含むことを特徴とする三次元形状計測方法。
  5. 【請求項５】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
    する工程（ｆ）において、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と撮像位置とを
    基に、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期
    位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求め
    る工程と、 （２）前記第２の光パターンの照射位置と前記第１の三
    次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、
    前記第２の初期位相画像における前記注目画素の初期位
    相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定できるか
    否かを判定する工程と、 （３）前記第２の光パターンの投射位置と撮像位置とを
    基に、前記第２の初期位相画像における注目画素の初期
    位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群を求め
    る工程と、 （４）前記第１の光パターンの照射位置と前記第２の三
    次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、
    前記第１の初期位相画像における前記注目画素の初期位
    相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定されるか
    否かを判定する工程と、 （５）前記両工程（２）、（４）により一意に決定され
    た三次元座標位置から、二つの光パターンの初期位相の
    絶対値を決定する工程と、 （６）前記工程（１）乃至（５）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 を含むことを特徴とする、請求項４記載の三次元形状計
    測方法。
  6. 【請求項６】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、光投
    射手段により、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パター
    ンを、位相をずらしながら前記被計測物体へと投射する
    工程を有することを特徴とする、請求項４又は５記載の
    三次元形状計測方法。
  7. 【請求項７】（ａ）二つの異なる方向から光投射手段よ
    りそれぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ第１、及び
    第２の光パターンを位相をずらしながら被計測物体へと
    投射する工程と、 （ｂ）前記第１の光パターンを位相をずらしながら照射
    し前記被計測物体を二つの異なる方向から第１、及び第
    ２の撮像手段で撮像した後、前記第２の光パターンを位
    相をずらしながら照射し同様に二つの異なる方向から前
    記第１、及び第２の撮像手段でそれぞれ前記被計測物体
    を撮像する工程と、 （ｃ）前記第１の光パターンによりそれぞれ二つの方向
    から撮像された第１、及び第２の画像列から、それぞれ
    について第１、及び第２の初期位相画像を導出する工程
    と、 （ｄ）前記第２の光パターンにより前記第１、及び第２
    の撮像手段でそれぞれ二つの方向から撮像された第３、
    及び第４の画像列から、それぞれについて第３、及び第
    ４の初期位相画像を導出する工程と、 （ｅ）前記第１の光パターンの投射位置と第１の撮像位
    置とを基にして、前記第１の光パターンにより前記第１
    の撮像位置から得られた前記第１の初期位相画像におけ
    る注目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座標
    位置候補群を求める工程と、 （ｆ）前記第２の撮像位置を基にして、前記第２の光パ
    ターンにより第２の撮像位置から得られた第４の初期位
    相画像における第１の三次元座標位置候補群の対応画素
    位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第２の三次
    元座標位置候補群を求める工程と、 （ｇ）前記第１、及び第２の三次元座標位置候補群を比
    較し、重複する座標点が一意に決定できるか否かを判定
    する工程と、 （ｈ）一意に決定された三次元座標位置から、前記第
    １、及び第２の光パターンの初期位相の絶対値を決定す
    る工程と、 （ｉ）前記（ｅ）乃至（ｈ）の工程を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 （ｊ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、前記第１乃至第４の初期位相画像から第１乃至第４
    の絶対位相画像へ変換する工程と、 （ｋ）前記第１乃至第４の絶対位相画像の各画素におけ
    る絶対位相と、前記第１、及び第２の光パターンの投射
    位置と第１、及び第２の撮像位置を基に、各画素におけ
    る被計測物体の三次元座標位置を求める工程と、 を含むことを特徴とする三次元形状計測方法。
  8. 【請求項８】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
    する工程（ｈ）において、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と前記第１の撮
    像位置とを基に、前記第１の光パターンにより第１の撮
    像位置から得られた第１の初期位相画像における注目画
    素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補
    群を求める工程と、 （２）前記第２の撮像位置とを基に、前記第２の光パタ
    ーンにより前記第２の撮像位置から得られた第４の初期
    位相画像における前記第１の三次元座標位置候補群の対
    応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第２
    の三次元座標位置候補群を求める工程と、 （３）前記第１、及び第２の三次元座標位置候補群を比
    較し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定
    する工程と、 （４）第２の撮像位置を基に、一意に決定された三次元
    座標位置に対応する画素の初期位相から、対応する第３
    の三次元座標位置候補群を求める工程と、 （５）前記第１の撮像位置を基にして、前記第２の光パ
    ターンにより前記第２の撮像位置から得られた前記第１
    の初期位相画像における前記第３の三次元座標位置候補
    群の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相か
    ら第４の三次元座標位置候補群を求める工程と、 （６）前記第３、及び第４の三次元座標位置候補群を比
    較し、重複する座標点が一意に決定できるか否か判定す
    る工程と、 （７）一意に決定された三次元座標位置から、第１、及
    び第２の光パターンの初期位相の絶対値を決定する工程
    と、 （８）前記工程（１）乃至（７）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 を含むことを特徴とする、請求項７記載の三次元形状計
    測方法。
  9. 【請求項９】初期位相画像から初期位相の絶対値を決定
    する工程（ｈ）において、 （１）前記第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置
    とを基に、前記第１の初期位相画像における注目画素の
    初期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める
    工程と、 （２）前記第２の撮像位置を基にして、前記第１の光パ
    ターンにより前記第２の撮像位置から得られた前記第２
    の初期位相画像において前記三次元座標位置群に対応す
    る画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前
    記第１の初期位相画像における注目画素の初期位相と比
    較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定
    できるか否か判定する工程と、 （３）一意に決定された画素位置により三次元座標位置
    を求め、前記初期位相画像における該当画素の初期位相
    の絶対値を決定する工程と、 （４）前記工程（１）乃至（３）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 を含むことを特徴とする、請求項７記載の三次元形状計
    測方法。
  10. 【請求項１０】初期位相画像から初期位相の絶対値を決
    定する工程（ｈ）において、 （１）前記第１の光パターン投射位置と前記第１の撮像
    位置とを基に、前記第１の初期位相画像における注目画
    素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補
    群を求める工程と、 （２）前記第２の撮像位置を基に、前記第１の光パター
    ンにより前記第２の撮像位置から得られた前記第２の初
    期位相画像において、前記第１の三次元座標位置群に対
    応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照
    し、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期位
    相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意
    に決定できるか否か判定する工程と、 （３）前記第１の光パターンの投射位置と前記第２の撮
    像位置とを基に、前記第２の初期位相画像における前記
    一意に決定された画素の初期位相から、対応する第２の
    三次元座標位置候補群を求める工程と、 （４）第１の撮像位置を基に、前記第１の光パターンに
    より第１の撮像位置から得られた第１の初期位相画像に
    おいて前記第２の三次元座標位置群に対応する画素位置
    群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第２の初
    期位相画像における一意に決定された画素の初期位相と
    比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決
    定されるか否か判定する工程と、 （５）両工程により一意に決定された画素位置により三
    次元座標位置を求め、前記初期位相画像における該当画
    素の初期位相の絶対値を決定する工程と、 （６）前記工程（１）乃至（５）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す工程と、 を含むことを特徴とする、請求項７に記載の三次元形状
    計測方法。
  11. 【請求項１１】初期位相画像から初期位相の絶対値を決
    定する工程（ｈ）において、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と前記第１の撮
    像位置を基にして、前記第１の初期位相画像における注
    目画素の初期位相から、対応する三次元座標位置候補群
    を求める工程と、 （２）前記第２の光パターンの照射位置と前記三次元座
    標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第
    ２の光パターンにより前記第１の撮像位置から得られた
    第３の初期位相画像における前記注目画素の初期位相と
    比較し、同一となる初期位相が一意に決定できるか否か
    判定する工程と、 （３）一意に決定された三次元座標位置から、前記初期
    位相画像における該当画素の初期位相の絶対値を決定す
    る工程と、 （４）前記（１）乃至（３）の工程を、前記第１の初期
    位相画像の全画素について繰り返し初期位相の絶対値を
    決定する工程と、 を含むことを特徴とする、請求項７記載の三次元形状計
    測方法。
  12. 【請求項１２】初期位相画像から初期位相の絶対値を決
    定する工程（ｈ）において、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と前記第１の撮
    像位置を基にして、前記第１の初期位相画像における注
    目画素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置
    候補群を求める工程と、 （２）前記第２の光パターンの照射位置と前記第１の三
    次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、
    前記第２の光パターンにより前記第１の撮像位置から得
    られた第３の初期位相画像における前記注目画素の初期
    位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定できる
    か否か判定する工程と、 （３）前記第２の光パターン投射位置と前記第１の撮像
    位置を基にして、前記第３の初期位相画像における注目
    画素の初期位相から、対応する第２の三次元座標位置候
    補群を求める工程と、 （４）前記第１の光パターンの照射位置と前記第２の三
    次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、
    前記第１の光パターンにより前記第１の撮像位置から得
    られた前記第１の初期位相画像における前記注目画素の
    初期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定で
    きるか否か判定する工程と、 （５）両工程（２）、（４）により一意に決定された三
    次元座標位置から、前記初期位相画像における該当画素
    の初期位相の絶対値を決定する工程と、 （６）前記（１）乃至（５）を、前記第１の初期位相画
    像の全画素について繰り返すことを特徴とする、請求項
    ７記載の三次元形状計測方法。
  13. 【請求項１３】初期位相画像から初期位相の絶対値を決
    定する工程（ｈ）において、請求項７乃至１２のいずれ
    か一に記載の初期位相の絶対値を決定する工程を複数組
    み合わせる、ことを特徴とする請求項７記載の三次元形
    状計測方法。
  14. 【請求項１４】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、光
    投射手段により、空間的に縞状の輝度分布を有する光パ
    ターンを、位相をずらしながら前記被計測物体へと投射
    する工程を含むことを特徴とする、請求項７乃至１３の
    いずれか一に記載の三次元形状計測方法。
  15. 【請求項１５】三つ以上の異なる方向から前記被計測物
    体を撮像する工程を含むことを特徴とする、請求項７乃
    至１４のいずれか一に記載の三次元形状計測方法。
  16. 【請求項１６】投射する光パターンが、正弦波状である
    ことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一に記
    載の三次元形状計測方法。
  17. 【請求項１７】光投射手段制御信号を入力とし、空間的
    に縞状の輝度分布を有する光パターンを、前記光投射制
    御信号に応じて位相をずらしながら被計測物体へ投射す
    る光投射手段と、 第１、及び第２のカメラ制御信号をそれぞれ入力とし、
    前記第１、及び第２の制御信号に応じて計測物体を二つ
    の異なる方向から撮像し、それぞれ第１、及び第２のカ
    メラ出力信号としてそれぞれ出力する第１、及び第２の
    カメラと、 前記第１、及び第２のカメラ出力信号をそれぞれ入力と
    し、撮像された画像を記録するとともに、第１、及び第
    ２の画像信号としてそれぞれ出力する第１、及び第２の
    画像記憶手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記第１又は
    第２の画像信号を入力とし、入力した画像信号の画像列
    から各画素毎に初期位相値を計算して位相信号として出
    力する位相計算手段と、 前記位相計算制御信号により振り分けられる前記位相信
    号を入力とし、前記第１、及び第２の画像信号から計算
    した位相値を記録するとともに、第１、及び第２の位相
    信号としてそれぞれ出力する第１、及び第２の位相記憶
    手段と、 前記第１、及び第２の位相信号を入力とし、前記光投射
    手段と前記第１のカメラの位置とを基にして、前記第１
    の位相信号における注目画素の初期位相から対応する三
    次元座標位置候補群を求め、前記第２のカメラの位置を
    基にして、前記第２の位相信号において前記三次元座標
    位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれの初期位
    相を参照し、第１の初期位相信号における注目画素の初
    期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が
    一意に決定できるか否かを判定し、一意に決定された画
    素位置により三次元座標位置を求め、前記第１、第２の
    位相信号における該当画素の初期位相の絶対値を決定す
    る処理を、前記第１の位相信号の全画素について繰り返
    し、前記第１の位相信号に対応して第１の絶対位相信号
    を出力し、前記第２の位相信号に対応して第２の絶対位
    相信号を出力する絶対位相決定手段と、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる、前記第
    １又は第２の絶対位相信号と、前記第１又は第２位相信
    号を入力とし、前記第１又は第２の位相信号中における
    絶対位相が未決定である画素について、周辺の絶対位相
    が既に決定されている画素からの差が小さくなるように
    絶対位相を決定する処理を、前記三次元座標計算信号に
    より切り替えられる前記第１又は第２の位相信号の全画
    素について繰り返し、それぞれ、第１又は第２の絶対位
    相変換信号として出力する絶対位相変換手段と、 前記三次元座標計算制御信号により切り替えられる、前
    記第１又は第２絶対位相変換信号を入力とし、前記光投
    射手段と前記第１又は第２のカメラの位置を基にして三
    次元座標値へと変換し、第１又は第２の三次元座標信号
    として出力する三次元座標変換手段と、 前記第１、及び第２の三次元座標信号を入力とし、それ
    ぞれの前記第１、及び第２のカメラに対応する三次元座
    標値を記録するとともに、第１、及び第２の三次元座標
    信号としてそれぞれ出力する第１、及び第２の三次元座
    標記憶手段と、 前記第１、及び第２の三次元座標信号を入力とし、互い
    に欠けているデータを補完して合成し、合成三次元座標
    信号として出力する三次元座標合成手段と、 前記光投射手段制御信号、前記第１、及び第２のカメラ
    制御信号、前記位相計算制御信号、前記三次元座標計算
    制御信号を出力し、前記光投射手段から投射される光パ
    ターンを位相をずらしながら撮像するとともに、位相計
    算の入出力、及び三次元座標計算の入出力を制御する制
    御手段と、 を備えたことを特徴とする三次元形状計測装置。
  18. 【請求項１８】前記絶対位相決定手段が、 前記第１、及び第２の位相信号と、注目画素位置信号を
    入力とし、前記光投射手段と前記第１のカメラの位置を
    基にして、前記第１の位相信号における注目画素の初期
    位相から対応する第１の三次元座標位置候補群を求め、
    前記第２のカメラの位置を基にして、前記第２の位相信
    号において前記第１の三次元座標位置群に対応する画素
    位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第１
    の位相信号における注目画素の初期位相と比較し、同一
    の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるか否
    か判定して、該画素の前記第２の位相信号上における画
    素位置と初期位相を一意決定画素信号として出力する第
    １の手段と、 前記第１、及び第２の位相信号と前記一意決定画素信号
    とを入力とし、前記光投射手段と前記第２のカメラの位
    置を基にして、前記第２の位相信号における前記一意決
    定画素信号における画素位置と初期位相から、対応する
    第２の三次元座標位置候補群を求め、前記第１のカメラ
    の位置を基にして、前記第１の位相信号において前記第
    ２の三次元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそ
    れぞれの初期位相を参照し、前記第２の位相信号におけ
    る一意に決定された画素の初期位相と比較し、同一の初
    期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるか否か判
    定し、 以上の二つの判定処理により一意に決定できた場合に該
    画素位置により三次元座標位置を求め、 前記第１、第２の位相信号における該当画素の初期位相
    の絶対値を決定し、前記第１の位相信号に対応して第１
    の絶対位相信号を、前記第２の位相信号に対応して第２
    の絶対位相信号を出力する第２の手段と、 前記第１の位相信号の全画素を順にスキャンして注目画
    素位置信号を出力する第３の手段と、 を備えたことを特徴とする、請求項１７に記載の三次元
    形状計測装置。
  19. 【請求項１９】三つ以上の異なる方向から撮像するカメ
    ラを備えたことを特徴とする、請求項１７又は１８記載
    の三次元形状計測装置。
  20. 【請求項２０】第１、及び第２の光投射手段制御信号を
    それぞれ入力とし、二つの異なる方向からそれぞれ、空
    間的に縞状の輝度分布を持つ第１、及び第２光パターン
    を、前記第１、及び第２の光投射手段制御信号に応じて
    位相をずらしながら被計測物体へと投射する第１、及び
    第２の光投射手段と、 カメラ制御信号を入力とし、前記カメラ制御信号に応じ
    て前記被計測物体を撮像しカメラ出力信号として出力す
    るカメラと、 前記カメラ出力制御信号により切り替えられる、前記カ
    メラ出力信号を入力として、前記第１、及び第２の光パ
    ターンにより撮像された画像列を記録するとともに、第
    １、及び第２の画像信号としてそれぞれ出力する第１、
    及び第２の画像記憶手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記第１又は
    第２の画像信号を入力とし、画像列から各画素毎に初期
    位相値を計算して位相信号として出力する位相計算手段
    と、 前記位相計算制御信号により振り分けられる、前記位相
    信号を入力とし，前記第１、第２の画像信号から計算し
    た位相値を記録するとともに、第１、及び第２の位相信
    号としてそれぞれ出力する第１、及び第２の位相記憶手
    段と、 前記第１、及び第２の位相信号を入力とし、前記第１の
    光投射手段と前記カメラの位置を基にして、前記第１の
    位相信号における注目画素の初期位相から対応する三次
    元座標位置候補群を求め、前記第２の光投射手段の位置
    と前記三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を
    参照し、前記第２の位相信号における前記注目画素の初
    期位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定でき
    るか否かを判定し、一意に決定された三次元座標位置か
    ら、前記第１、及び第２の光パターンの初期位相の絶対
    値を決定する処理を、前記第１の位相信号の全画素につ
    いて繰り返し、前記第１の位相信号に対応して第１の絶
    対位相信号を出力し、前記第２の位相信号に対応して第
    ２の絶対位相信号を出力する絶対位相決定手段と、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる、前記第
    １又は第２の絶対位相信号と、前記第１又は第２の位相
    信号とを入力とし、前記第１又は第２の位相信号中にお
    ける絶対位相が未決定である画素について，周辺の絶対
    位相が既に決定している画素からの差が小さくなるよう
    に絶対位相を決定してゆくことを、前記第１又は第２の
    位相信号の全画素について繰り返し、それぞれ第１又は
    第２の絶対位相変換信号として出力する絶対位相変換手
    段と、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる、第１又
    は第２の絶対位相変換信号を入力とし，前記第１又は第
    ２の光投射手段と前記カメラの位置を基にして、三次元
    座標値へと変換し、第１又は第２の三次元座標信号とし
    て出力する三次元座標変換手段と、 前記第１、及び第２の三次元座標信号を入力とし、それ
    ぞれの前記第１、及び第２の光投射手段に対応する三次
    元座標値を記録するとともに、第１、及び第２の三次元
    座標信号として出力する第１、及び第２の三次元座標記
    憶手段と、 前記第１、及び第２の三次元座標信号を入力とし、互い
    に欠けているデータを補完して合成し、合成三次元座標
    信号として出力する三次元座標合成手段と、 前記第１、及び第２の光投射手段制御信号、前記カメラ
    制御信号、前記カメラ出力制御信号、前記位相計算制御
    信号、前記三次元座標計算制御信号を出力して、前記第
    １、及び第２の光投射手段を切り替えて位相をずらしな
    がら撮像し、カメラ出力を切り替え、さらに位相計算の
    入出力を制御し、三次元座標計算の入出力を制御する制
    御手段と、 を備えていることを特徴とする三次元形状計測装置。
  21. 【請求項２１】前記絶対位相決定手段が、 前記第１、及び第２の位相信号と、注目画素位置信号を
    入力とし、前記第１の光投射手段と前記カメラの位置を
    基にして、前記第１の位相信号における注目画素の初期
    位相から対応する第１の三次元座標位置候補群を求め、
    前記光投射手段と前記第１の三次元座標位置候補群か
    ら、取り得る位相値群を参照し、前記第２の位相信号に
    おける前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初
    期位相が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の
    前記第２の位相信号上における画素位置と初期位相を一
    意決定画素信号として出力する第１の手段と、 前記第１、第２の位相信号と前記一意決定画素信号とを
    入力とし、前記第２の光投射手段Ｂと前記カメラの位置
    を基にして、前記第２の位相信号における前記一意決定
    画素信号における初期位相から、対応する第２の三次元
    座標位置候補群を求め、前記第１の光投射手段と前記第
    ２の三次元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参
    照し、前記第１の位相信号における前記注目画素の初期
    位相と比較し、同一となる初期位相が一意に決定される
    かどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意に決
    定できた場合に一意となった三次元座標位置から、二つ
    の光パターンの初期位相の絶対値を決定し、前記第１の
    位相信号に対応して第１の絶対位相信号を、前記第２の
    位相信号に対応して第２の絶対位相信号を出力する第２
    の手段と、 前記第１の位相信号の全画素を順にスキャンして注目画
    素位置信号を出力する第３の手段と、 を含むことを特徴とする、請求項２０記載の三次元形状
    計測装置。
  22. 【請求項２２】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空
    間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずら
    しながら計測物体へと投射する光投射手段を備えたこと
    を特徴とする、請求項２０又は２１記載の三次元形状計
    測装置。
  23. 【請求項２３】第１、及び第２の光投射手段制御信号
    Ａ、Ｂをそれぞれ入力とし、二つの異なる方向からそれ
    ぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ第１、及第２のび
    光パターンを、前記第１、及び第２の光投射手段制御信
    号に合わせて位相をずらしながら計測物体へと投射する
    第１、及び第２の光投射手段Ａ、Ｂと、 第１、及び第２のカメラ制御信号Ａ、Ｂをそれぞれ入力
    とし、前記第１、及び第２のカメラ制御信号に合わせて
    計測物体を二つの異なる方向から撮像し、第１、及び第
    ２のカメラ出力信号Ａ、Ｂとして出力する第１、及び第
    ２のカメラＡ、Ｂと、 カメラ出力制御信号により切り替えられる、第１、及び
    第２のカメラ出力信号Ａ、Ｂを入力とし、第１、及び第
    ２の光パターンでそれぞれ第１、及び第２のカメラで撮
    像された画像列として、前記第１の光投射手段と前記第
    １のカメラ、前記第２の光投射手段と前記第１のカメ
    ラ、前記第１の光投射手段と前記第２のカメラ、前記第
    ２の光投射手段と前記第２のカメラの組み合せよりな
    る、画像列を記録するとともに、それぞれ、第１乃至第
    ４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂとして出
    力する第１乃至第４の画像記憶手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記第１乃至
    第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−ＡまたはＢ−Ｂを
    入力として、画像列から各画素毎に初期位相値を計算し
    て位相信号として出力する位相計算手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記位相信号
    を入力とし、前記第１乃至第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−
    Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂから計算した位相値を記録するとと
    もに、第１乃至第４の位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−
    Ａ、Ｂ−Ｂとしてそれぞれ出力する第１乃至第４の位相
    記憶手段と、 前記第１、第４の位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂを入力とし、
    前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を
    基にして、前記第１の光投射手段Ａの光パターンにより
    前記第１のカメラＡの位置から得られた前記位相信号Ａ
    −Ａにおける注目画素の初期位相から、対応する第１の
    三次元座標位置候補群を求め、前記第２のカメラＢの位
    置を基にして、前記第２の光投射手段Ｂの光パターンに
    より前記第２のカメラＢの位置から得られた前記位相信
    号Ｂ−Ｂにおける第１の三次元座標位置候補群の対応画
    素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第２の三
    次元座標位置候補群を求め、前記第１の三次元座標位置
    候補群と第２の三次元座標位置候補群を比較し、重複す
    る座標点が一意に決定できるか否か判定し、一意に決定
    された三次元座標位置から、前記第１、及び第２の光パ
    ターンの初期位相の絶対値を決定する処理を、前記位相
    信号Ａ−Ａの全画素について繰り返し、前記位相信号Ａ
    −Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ｂ
    −Ｂに対応して絶対位相信号Ｂ−Ｂを出力する絶対位相
    決定手段と、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる、前記絶
    対位相決定手段からの前記絶対位相信号Ａ−ＡまたはＢ
    −Ｂと、前記位相信号Ａ−ＡまたはＢ−Ｂを入力とし、
    前記位相信号中における絶対位相が未決定である画素に
    ついて、周辺の絶対位相が既に決定している画素からの
    差が小さくなるように絶対位相を決定してゆく処理を、
    前記位相信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂの全画素について繰り返
    し、それぞれ絶対位相変換信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂとして
    出力する絶対位相変換手段と、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる、絶対位
    相変換信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂを入力とし、前記光投射手
    段Ａと前記カメラＡまたは前記光投射手段Ｂと前記カメ
    ラＢの位置を基にして、三次元座標値へと変換し、三次
    元座標信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂとして出力する三次元座標
    変換手段と、 前記三次元座標信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂを入力とし、それ
    ぞれの前記光投射手段Ａと前記カメラＡ又は前記光投射
    手段Ｂと前記カメラＢに対応する三次元座標値を記録す
    るとともに、三次元座標信号Ａ−Ａ又はＢ−Ｂとして出
    力する第１、及び第２の三次元座標記憶手段Ａ−Ａ、Ｂ
    −Ｂと、 前記第１、及び第２の三次元座標信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂを
    入力とし、互いに欠けているデータを補完して合成し、
    合成三次元座標信号として出力する三次元座標合成手段
    と、 前記第１、第２の光投射手段制御信号、前記第１、第２
    のカメラ制御信号、前記位相計算制御信号、前記三次元
    座標計算制御信号を出力して、光パターンを位相をずら
    しながら撮像し、位相計算の入出力、及び三次元座標計
    算の入出力を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする三次元形状計測装置。
  24. 【請求項２４】第１、及び第２の光投射手段制御信号
    Ａ、Ｂをそれぞれ入力とし、二つの異なる方向からそれ
    ぞれ、空間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、前
    記第１、及び第２の光投射手段制御信号に応じて位相を
    ずらしながら計測物体へと投射する第１、及び第２の光
    投射手段Ａ、Ｂと、 第１、及び第２のカメラ制御信号Ａ、Ｂをそれぞれ入力
    とし、前記第１、及び第２のカメラ制御信号に応じて計
    測物体を二つの異なる方向から撮像し、第１、第２のカ
    メラ出力信号（Ａ、Ｂ）として出力する第１、及び第２
    のカメラＡ、Ｂと、 カメラ出力制御信号により切り替えられる、第１、及び
    第２のカメラ出力信号Ａ、Ｂを入力とし、二つの光パタ
    ーンでそれぞれ第１、及び第２のカメラで撮像された画
    像列として、前記第１の光投射手段と前記第１のカメ
    ラ、前記第２の光投射手段と前記第１のカメラ、前記第
    １の光投射手段と前記第２のカメラ、前記第２の光投射
    手段と前記第２のカメラの組み合せよりなる、画像列を
    記録するとともに、それぞれ、第１乃至第４の画像信号
    Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂとして出力する第１乃
    至第４の画像記憶手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記第１乃至
    第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−ＡまたはＢ−Ｂを
    入力として、画像列から各画素毎に初期位相値を計算し
    て位相信号として出力する位相計算手段と、 位相計算制御信号により切り替えられる、前記位相信号
    を入力とし、前記第１乃至第４の画像信号Ａ−Ａ、Ａ−
    Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂから計算した位相値を記録するとと
    もに、第１乃至第４の位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−
    Ａ、Ｂ−Ｂとしてそれぞれ出力する第１乃至第４の位相
    記憶手段と、 位相信号Ａ−Ａと位相信号Ｂ−Ａとを入力として、絶対
    位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決定
    し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ)、絶対位相信
    号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ａ)として出力する第１の絶対位
    相決定手段と、 位相信号Ａ−Ｂと位相信号Ｂ−Ｂとを入力として、絶対
    位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決定
    し、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ)、絶対位相信
    号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ)として出力する第２の絶対位
    相決定手段と、 位相信号Ａ−Ａ と位相信号Ａ−Ｂとを入力として、絶
    対位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決定
    し、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 、絶対位相信
    号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ)として出力する第３の絶対位
    相決定手段と、 位相信号Ｂ−Ａと位相信号Ｂ−Ｂとを入力として、絶対
    位相が決定可能な画素位置について絶対位相値を決定
    し、絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ)、絶対位相信
    号Ｂ−Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−Ｂ) として出力する第４の絶対位
    相決定手段と、 位相信号Ａ−Ａ と位相信号Ｂ−Ｂとを入力として、絶
    対位相が決定可能な画素位置について、画像Ａ（光パタ
    ーンＡ）上の絶対位相決定画素とその絶対位相を絶対位
    相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−Ｂ) として、また画像Ｂ(光
    パターンＢ) については絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ
    −Ｂ)として出力する第５の絶対位相決定手段と、 位相信号Ａ−Ｂと位相信号Ｂ−Ａとを入力として、絶対
    位相が決定可能な画素位置について画像Ａ(光パターン
    Ｂ)上の絶対位相決定画素とその絶対位相を絶対位相信
    号Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) として、また画像Ｂ(光パタ
    ーンＡ)については絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ)
    として出力する第６の絶対位相決定手段と、を備え、 三次元座標計算制御信号により切り替えられる位相信号
    と絶対位相信号とを入力とし、絶対位相信号を参照しな
    がら、位相信号中の絶対位相が得られていない画素位置
    の位相値を、絶対位相へと変換する絶対位相変換手段で
    あって、 位相信号Ａ−Ａと、絶対位相信号Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−
    Ａ) 、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−Ｂ) 、Ａ−Ａ(Ａ−Ａ/Ｂ−
    Ｂ) 、 位相信号Ａ−Ｂと、絶対位相信号Ａ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ａ−
    Ｂ) 、Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 、Ａ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−
    Ｂ) 、 位相信号Ｂ−Ａ と、絶対位相信号Ｂ−Ａ(Ａ−Ａ/Ａ−
    Ｂ) 、Ｂ−Ａ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ａ) 27、Ｂ−Ａ(Ｂ−Ａ/Ｂ−
    Ｂ) 、 位相信号Ｂ−Ｂと、絶対位相信号Ｂ−Ｂ(Ａ−Ａ/Ｂ−
    Ｂ) 、Ｂ−Ｂ(Ａ−Ｂ/Ｂ−Ｂ) 、Ｂ−Ｂ(Ｂ−Ａ/Ｂ−
    Ｂ)の各組よりなり、絶対位相が得られている画素は、
    全ての絶対位相信号の論理積により判定し、絶対位相変
    換信号として出力する絶対位相変換手段と、 絶対位相変換信号と三次元座標計算制御信号とを入力と
    し、前記位相信号Ａ−Ａから求めた絶対位相である場
    合、前記第１の光投射手段Ａ、第１のカメラＡの位置関
    係及び内部構成に応じたパラメータにより三次元座標値
    へと変換して三次元座標信号として出力し、同様に、位
    相信号Ａ−Ｂから求めた絶対位相であるならば、前記第
    ２の光投射手段、第１のカメラの位置関係や内部構成に
    応じたパラメータを用いて三次元座標値へと変換して三
    次元座標信号として出力し、 位相信号Ｂ−Ａから求めた絶対位相であるならば、前記
    第１の光投射手段、第２のカメラＢの位置関係や内部構
    成に応じたパラメータを用いて三次元座標値へと変換し
    三次元座標信号として出力し、位相信号Ｂ−Ｂから求め
    た絶対位相であるならば、前記第２の光投射手段、前 記第２のカメラの位置関係や内部構成に応じたパラメー
    タを用いて、三次元座標値へと変換し三次元座標信号と
    して出力する三次元座標変換手段と、 前記三次元座標変換手段で得られた前記第１の光投射手
    段Ａと第１のカメラの組による三次元形状情報を記憶し
    ておき、三次元座標信号Ａ−Ａ として出力する第１の
    三次元座標記憶手段と、 前記三次元座標変換手段で得られた前記第２の光投射手
    段Ａと第１のカメラの組による三次元形状情報を記憶し
    ておき、三次元座標信号Ａ−Ｂとして出力する第２の三
    次元座標記憶手段と、 前記第２の光投射手段Ｂと前記第１のカメラＡの組によ
    る三次元形状情報を記憶しておき、三次元座標信号Ｂ−
    Ａとして出力する第３の三次元座標記憶手段と、 前記第２の光投射手段Ｂと前記第２のカメラＢの組によ
    る三次元形状情報を記憶しておき、三次元座標信号Ｂ−
    Ｂとして出力する第４の三次元座標記憶手段と、 三次元座標信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ、Ｂ−Ｂを入力
    とし、４つの形状情報を合成して、合成三次元座標信号
    として出力する三次元座標合成手段と、 前記第１、及び第２の光投射手段制御信号、前記第１、
    及び第２のカメラ制御信号、前記位相計算制御信号、前
    記三次元座標計算制御信号を出力して、光パターンを位
    相をずらしながら撮像するとともに、位相計算の入出
    力、及び三次元座標計算の入出力を制御する制御手段
    と、 を備えたことを特徴とする三次元形状計測装置。
  25. 【請求項２５】前記第１、及び第２の絶対位相決定手段
    が、光投射手段が一つ、カメラが二つの組における絶対
    位相の決定である、請求項１７記載の前記絶対位相決定
    手段と同じ処理を行ない、 前記第３、及び第４の絶対位相決定手段が、光投射手段
    は二つ、カメラが一つの組における絶対位相の決定であ
    る、請求項２０記載の前記絶対位相決定手段と同じ処理
    を行なう、ことを特徴とする請求項２４記載の三次元形
    状計測装置。
  26. 【請求項２６】前記絶対位相決定手段が、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂと、注目画素位置信号を入
    力とし、前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡ
    の位置を基にして、前記第１の光投射手段Ａの光パター
    ンにより前記第１のカメラＡの位置から得られた前記位
    相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から、対応す
    る第１の三次元座標位置候補群を求め、前記第２のカメ
    ラＢの位置を基にして、前記第２の光投射手段Ｂの光パ
    ターンにより前記第２のカメラＢの位置から得られた前
    記位相信号Ｂ−Ｂにおける第１の三次元座標位置候補群
    の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から
    第２の三次元座標位置候補群を求め、第１、第２の三次
    元座標位置候補群を比較し、重複する座標点が一意に決
    定できるかどうか判定し、前記位相信号Ｂ−Ｂ上におけ
    る画素位置と初期位相を一意決定画素信号として出力す
    る第１の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂと前記一意決定画素信号と
    を入力とし、前記第２のカメラＢの位置を基にして、一
    意に決定できた三次元座標位置に対応する画素の、前記
    第２の光投射手段Ｂの光パターンによる初期位相から、
    対応する第３の三次元座標位置候補群を求め、前記第１
    のカメラＡの位置を基にして、前記第１の光投射手段Ａ
    の光パターンにより前記第１のカメラＡの位置から得ら
    れた前記位相信号Ａ−Ａにおける第３の三次元座標位置
    候補群の対応画素位置群を求め、該対応画素群の初期位
    相から第４の三次元座標位置候補群を求め、第３、第４
    の三次元座標位置候補群を比較し、重複する座標点が一
    意に決定できるかどうか判定し、以上の二つの判定処理
    により一意に決定できた場合に一意となった三次元座標
    位置から、二つの光パターンの初期位相の絶対値を決定
    し、 前記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、
    前記位相信号Ｂ−Ｂに対応して絶対位相信号Ｂ−Ｂを出
    力する第２の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャンして注目画
    素位置信号を出力する第３の絶対位相決定手段と、 を備えたことを特徴とする、請求項２３記載の三次元形
    状計測装置。
  27. 【請求項２７】前記絶対位相決定手段が、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａを入力とし、前記第１の光
    投射手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を基にして、前
    記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から対応
    する三次元座標位置候補群を求め、前記第２のカメラＢ
    の位置を基にして、前記第１の光投射手段Ａの光パター
    ンにより前記第２のカメラＢの位置から得られた前記位
    相信号Ｂ−Ａにおいて前記三次元座標位置群に対応する
    画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記
    位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相と比較し、
    同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できる
    かどうか判定し、一意に決定できた画素位置により三次
    元座標位置を求め、該当画素の初期位相の絶対値を決定
    することを、前記位相信号Ａ−Ａの全画素について繰り
    返し、前記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−
    Ａを、前記位相信号Ｂ−Ａに対応して絶対位相信号Ｂ−
    Ａを出力する、 ことを特徴とする、請求項２３記載の三次元形状計測装
    置。
  28. 【請求項２８】前記絶対位相決定手段が、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと、注目画素位置信号を入
    力とし、前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡ
    の位置を基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画
    素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補
    群を求め、前記第２のカメラＢの位置を基にして、前記
    光投射手段Ａの光パターンにより前記第２のカメラＢの
    位置から得られた前記位相信号Ｂ−Ａにおいて第１の三
    次元座標位置群に対応する画素位置群を求めてそれぞれ
    の初期位相を参照し、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目
    画素の初期位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画
    素位置が一意に決定できるか否か判定して、該画素の前
    記位相信号Ｂ−Ａ上における画素位置と初期位相を一意
    決定画素信号として出力する第１の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａと前記一意決定画素信号と
    を入力とし、前記第１の光投射手段Ａと前記第２のカメ
    ラＢの位置を基にして、前記位相信号Ｂ−Ａにおける前
    記一意に決定された画素の初期位相から、対応する第２
    の三次元座標位置候補群を求め、前記第１のカメラＡの
    位置を基に、前記第１の光投射手段Ａの光パターンによ
    り前記カメラＡの位置から得られた前記位相信号Ａ−Ａ
    において第２の三次元座標位置群に対応する画素位置群
    を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記位相信号Ｂ
    −Ａにおける一意に決定された画素の初期位相と比較
    し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定さ
    れるかどうか判定し、以上の二つの判定処理により一意
    に決定できた場合に該画素位置により三次元座標位置を
    求め、前記位相信号Ａ−Ａ、Ｂ−Ａにおける街頭画素の
    初期位相の絶対値を決定し、前記位相信号Ａ−Ａに対応
    して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ｂ−Ａに対応
    して絶対位相信号Ｂ−Ａを出力する第２の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャンして注目画
    素位置信号を出力する第３の手段と、 を備えたことを特徴とする特徴とする、請求項２３に記
    載の三次元形状計測装置。
  29. 【請求項２９】前記絶対位相決定手段において、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂを入力として、前記第１の
    光投射手段Ａと前記第１のカメラＡの位置を基にして、
    前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画素の初期位相から、
    対応する三次元座標位置候補群を求め、前記第２の光投
    射手段Ｂの位置と前記三次元座標位置候補群から、取り
    得る位相値群を参照し、前記第２の光投射手段Ｂの光パ
    ターンにより前記第１のカメラＡの位置から得られた前
    記位相信号Ａ−Ｂにおける前記注目画素の初期位相と比
    較し、同一となる初期位相が一意に決定できるかどうか
    判定し、一意に決定できた三次元座標位置から、該当画
    素の初期位相の絶対値を決定することを、前記位相信号
    Ａ−Ａの全画素について繰り返し、前記位相信号Ａ−Ａ
    に対応して絶対位相信号Ａ−Ａを、前記位相信号Ａ−Ｂ
    に対応して絶対位相信号Ａ−Ｂを出力する、 ことを特徴とする、請求項２３記載の三次元形状計測装
    置。
  30. 【請求項３０】前記絶対位相決定手段において、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂと、注目画素位置信号を入
    力とし、前記第１の光投射手段Ａと前記第１のカメラＡ
    の位置を基にして、前記位相信号Ａ−Ａにおける注目画
    素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補
    群を求め、前記第２の光投射手段Ｂの位置と第１の三次
    元座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前
    記第２の光投射手段Ｂの光パターンにより前記第１のカ
    メラＡの位置から得られた位相位相信号Ａ−Ｂにおける
    前記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相
    が一意に決定できるかどうか判定して、該画素の前記位
    相信号Ａ−Ｂ上における画素位置と初期位相を一意決定
    画素信号として出力する第１の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａ、Ａ−Ｂと前記一意決定画素信号と
    を入力とし、前記第２の光投射手段Ｂと前記第２のカメ
    ラＡの位置を基にして、前記位相信号Ａ−Ｂにおける注
    目画素の初期位相から、対応する第２の三次元座標位置
    候補群を求め、前記光投射手段Ａの位置と第２の三次元
    座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記
    第１の光投射手段Ａの光パターンにより前記第１のカメ
    ラＡの位置から得られた前記位相信号Ａ−Ａにおける前
    記注目画素の初期位相と比較し、同一となる初期位相が
    一意に決定されるかどうか判定し、異常の二つの判定処
    理により一意に決定できた場合に一意となった三次元座
    標位置から、二つの光パターンの初期位相の絶対値を決
    定し、前記位相信号Ａ−Ａに対応して絶対位相信号Ａ−
    Ａを、前記位相信号Ａ−Ｂに対応して絶対位相信号Ａ−
    Ｂを出力する第２の手段と、 前記位相信号Ａ−Ａの全画素を順にスキャンして注目画
    素位置信号を出力する第３の手段と、 を備えたことを特徴とする請求項２３記載の三次元形状
    計測装置。
  31. 【請求項３１】前記絶対位相決定手段が、請求項２５乃
    至３０のいずれか一に記載の初期位相の絶対値を決定す
    る手段を組み合わせてなることを特徴とする請求項２３
    記載の三次元形状計測装置。
  32. 【請求項３２】三つ以上の異なる方向からそれぞれ、空
    間的に縞状の輝度分布を持つ光パターンを、位相をずら
    しながら計測物体へと投射する手段を備えたことを特徴
    とする、請求項２３乃至３１のいずれか一に記載の三次
    元形状計測装置。
  33. 【請求項３３】三つ以上の異なる方向から撮像するカメ
    ラを備えたことを特徴とする、請求項２３乃至３２のい
    ずれか一に記載の三次元形状計測装置。
  34. 【請求項３４】投射する光パターンが、正弦波状である
    ことを特徴とする、請求項１６乃至３３のいずれか一に
    記載の三次元形状計測装置。
  35. 【請求項３５】光投射手段から空間的に縞状の輝度分布
    を有する光パターンを位相をずらしながら被計測物体へ
    投射し、前記光パターンを位相をずらしながら照射した
    前記被計測物体を二つの異なる方向から第１、及び第２
    の撮像手段で撮像したデータから前記被計測物体の三次
    元形状を計測する、プログラム制御されるデータ処理装
    置において、 （ａ）前記二つの方向からそれぞれ撮像された第１、及
    び第２の画像列から各々について第１、及び第２の初期
    位相画像を導出する処理、 （ｂ）前記光パターンの投射位置と第１の撮像位置を基
    にして、前記第１の初期位相画像における注目画素の初
    期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める処
    理、 （ｃ）第２の撮像位置を基にして、前記第２の初期位相
    画像において前記三次元座標位置群に対応する画素位置
    群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第１の初
    期位相画像における注目画素の初期位相と比較し、同一
    の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるか否
    かを判定する処理、 （ｄ）一意に決定された画素位置に基づき三次元座標位
    置を求め、前記第１、第２の初期位相画像における該当
    画素の初期位相の絶対値を決定する処理、 （ｅ）（ａ）乃至（ｄ）の処理のうち少なくとも三つの
    処理を前記第１の初期位相画像の全画素について繰り返
    す処理、 （ｆ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、前記第１、第２の初期位相画像から第１、及び第２
    の絶対位相画像へ変換する処理、及び、 （ｇ）前記第１、及び第２の絶対位相画像の各画素にお
    ける絶対位相と、前記光パターン投射位置と前記第１、
    及び第２の画像の撮像位置を基に、各画素における前記
    被計測物体の三次元座標位置を求める処理、 の前記（ａ）乃至（ｇ）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  36. 【請求項３６】請求項３５記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｄ）が、 （１）光パターン投射位置と第１の撮像位置を基にし
    て、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期位
    相から対応する第１の三次元座標位置候補群を求める処
    理、 （２）前記第２の撮像位置を基にして、前記第２の初期
    位相画像において前記第１の三次元座標位置群に対応す
    る画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前
    記第１の初期位相画像における注目画素の初期位相と比
    較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定
    できるか否かを判定する処理、 （３）光パターン投射位置と第２の撮像位置を基にし
    て、前記第２の初期位相画像における前記一意に決定さ
    れた画素の初期位相から、対応する第２の三次元座標位
    置候補群を求める処理、 （４）前記第１の撮像位置を基に、前記第１の初期位相
    画像において前記第２の三次元座標位置群に対応する画
    素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第
    ２の初期位相画像における一意に決定された画素の初期
    位相と比較し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一
    意に決定されるか否かを判定する処理、 （５）両前記処理（２）、及び（４）により、一意に決
    定できた画素位置により三次元座標位置を求め、前記第
    １、第２の初期位相画像における該当画素の初期位相の
    絶対値を決定する処理、 （６）前記処理（１）乃至（５）を、前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返すように制御する処理、 の前記（１）乃至（６）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  37. 【請求項３７】第１、及び第２の光投射手段から二つの
    異なる方向からそれぞれ、空間的に縞状の輝度分布を有
    する第１、及び第２の光パターンを、位相をずらしなが
    ら被計測物体へと投射し、前記第１の光パターンを位相
    をずらしながら照射し前記被計測物体を撮像手段で撮像
    した後、前記第２の光パターンを位相をずらしながら照
    射し前記被計測物体を前記撮像手段で撮像したデータか
    ら前記被計測物体の三次元形状を計測する、プログラム
    制御されるデータ処理装置において、 （ａ）前記二つの光パターンにより撮像された第１、及
    び第２の画像列から、それぞれについて第１、及び第２
    の初期位相画像を導出する処理、 （ｂ）前記第１の光パターン投射位置と撮像位置を基に
    して、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期
    位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める処
    理、 （ｃ）第２の光パターン照射位置と三次元座標位置候補
    群から、取り得る位相値群を参照し、第２の初期位相画
    像における前記注目画素の初期位相と比較し、同一とな
    る初期位相が一意に決定できるか否かを判定する処理、 （ｄ）一意に決定できた三次元座標位置から、二つの光
    パターンの初期位相の絶対値を決定する処理、 （ｇ）前記（ｄ）乃至（ｆ）の処理を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返すように制御する処理、 （ｈ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、前記第１、及び第２の初期位相画像から第１、第２
    の絶対位相画像へ変換する処理、及び、 （ｉ）前記第１、及び第２の絶対位相画像の各画素にお
    ける絶対位相と、前記二つの光パターン投射位置と画像
    撮像位置を基に、各画素における前記被計測物体の三次
    元座標位置を求める処理、 の前記（ａ）乃至（ｉ）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  38. 【請求項３８】請求項３７の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｄ）が、 （１）前記第１の光パターン投射位置と撮像位置を基に
    して、前記第１の初期位相画像における注目画素の初期
    位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群を求め
    る処理、 （２）前記第２の光パターン照射位置と第１の三次元座
    標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第
    ２の初期位相画像における前記注目画素の初期位相と比
    較し、同一となる初期位相が一意に決定できるか否かを
    判定する処理、 （３）前記第２の光パターン投射位置と前記撮像位置を
    基にして、前記第２の初期位相画像における注目画素の
    初期位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群を
    求める処理、 （４）第１の光パターン照射位置と第２の三次元座標位
    置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記第１の
    初期位相画像における前記注目画素の初期位相と比較
    し、同一となる初期位相が一意に決定されるか否かを判
    定する処理と、 （５）前記処理（２）、及び（４）により一意に決定で
    きた三次元座標位置から、二つの光パターンの初期位相
    の絶対値を決定する処理と、 （６）前記処理（１）乃至（５）を前記第１の初期位相
    画像の全画素について繰り返すように制御する処理、 の前記（１）乃至（６）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  39. 【請求項３９】第１、第２の光投射手段から二つの異な
    る方向からそれぞれ、空間的に縞状の輝度分布を有する
    第１、及び第２の光パターンを、位相をずらしながら被
    計測物体へと投射し、第１の光パターンを位相をずらし
    ながら照射し前記被計測物体を第１、第２の撮像手段で
    撮像した後、前記第２の光パターンを位相をずらしなが
    ら照射し二つの異なる方向から前記被計測物体を前記第
    １、第２の撮像手段で撮像したデータから前記被計測物
    体の三次元形状を計測する、プログラム制御されるデー
    タ処理装置において、 （ａ）前記第１の光パターンにより二つの方向から撮像
    された第１、第２の画像列から、それぞれについて第
    １、第２の初期位相画像を導出する処理、 （ｂ）前記第２の光パターンにより二つの方向から撮像
    された第３、及び第４の画像列から、それぞれについて
    第３、及び第４の初期位相画像を導出する処理、 （ｃ）前記第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置
    を基にして、第１の光パターンにより第１の撮像位置か
    ら得られた前記第１の初期位相画像における注目画素の
    初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群を
    求める処理、 （ｄ）前記第２の撮像位置を基にして、第２の光パター
    ンにより第２の撮像位置から得られた第４の初期位相画
    像における第１の三次元座標位置候補群の対応画素位置
    群を求め、該対応画素群の初期位相から第２の三次元座
    標位置候補群を求める処理、 （ｅ）前記第１、及び第２の三次元座標位置候補群を比
    較し、重複する座標点が一意に決定できるか否かを判定
    する処理、 （ｆ）一意に決定された三次元座標位置から、二つの光
    パターンの初期位相の絶対値を決定する処理、 （ｇ）前記（ｃ）乃至（ｆ）の工程を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返す処理、 （ｈ）前記光パターンの初期位相の絶対値を参照しなが
    ら、第１乃至第４の初期位相画像から第１乃至第４の絶
    対位相画像へ変換する処理、及び、 （ｉ）前記第１乃至第４の該絶対位相画像の各画素にお
    ける絶対位相と、前記二つの光パターン投射位置と画像
    撮像位置を基に、各画素における前記被計測物体の三次
    元座標位置を求める処理、 の前記（ａ）乃至（ｉ）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  40. 【請求項４０】請求項３９記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｆ）が、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と第１の撮像位
    置を基にして、前記第１の光パターンにより第１の撮像
    位置から得られた第１の初期位相画像における注目画素
    の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群
    を求める処理、 （２）第２の撮像位置を基にして、前記第２の光パター
    ンにより第２の撮像位置から得られた初期位相画像4に
    おける第１の三次元座標位置候補群の対応画素位置群を
    求め、該対応画素群の初期位相から第２の三次元座標位
    置候補群を求める処理と、 （３）前記第１、及び第２の三次元座標位置候補群を比
    較し、重複する座標点が一意に決定できるかどうか判定
    する処理、 （４）第２の撮像位置を基にして、一意に決定できた三
    次元座標位置に対応する画素の初期位相から、対応する
    第３の三次元座標位置候補群を求める工程と、 （５）前記第１の撮像位置を基にして、前記第２の光パ
    ターンにより前記第２の撮像位置から得られた第１の初
    期位相画像における第３の三次元座標位置候補群の対応
    画素位置群を求め、該対応画素群の初期位相から第４の
    三次元座標位置候補群を求める処理、 （６）第３、及び第４の三次元座標位置候補群を比較
    し、重複する座標点が一意に決定できるか否か判定する
    処理、 （７）一意に決定できた三次元座標位置から、二つの光
    パターンの初期位相の絶対値を決定する処理、及び、 （８）前記処理（１）乃至（７）を前記第１の初期位相
    画像の全画素について繰り返す処理の前記（１）乃至
    （８）の処理を前記データ処理装置で実行させるための
    プログラムを記録した記録媒体。
  41. 【請求項４１】請求項３９記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｆ）が、 （１）第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置を基
    にして、前記第１の初期位相画像における注目画素の初
    期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求める処
    理、 （２）第２の撮像位置を基にして、第１の光パターンに
    より第２の撮像位置から得られた第２の初期位相画像に
    おいて前記三次元座標位置群に対応する画素位置群を求
    めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第１の初期位相
    画像における注目画素の初期位相と比較し、同一の初期
    位相を持つ対応画素位置が一意に決定できるかどうか判
    定する処理、 （３）一意に決定できた画素位置により三次元座標位置
    を求め、前記初期位相画像における該当画素の初期位相
    の絶対値を決定する処理、及び、 （４）前記処理（１）乃至（３）を前記第１の初期位相
    画像の全画素について繰り返すように制御する処理の前
    記（１）乃至（４）の処理を前記データ処理装置で実行
    させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  42. 【請求項４２】請求項３９記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｆ）が、 （１）前記第１の光パターン投射位置と第１の撮像位置
    を基にして、前記第１の初期位相画像における注目画素
    の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補群
    を求める処理、 （２）第２の撮像位置を基にして、前記第１の光パター
    ンにより前記第２の撮像位置から得られた第２の初期位
    相画像において前記第１の三次元座標位置群に対応する
    画素位置群を求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記
    第１の初期位相画像における注目画素の初期位相と比較
    し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定で
    きるか否か判定する処理、 （３）前記第１の光パターンの投射位置と前記第２の撮
    像位置を基にして、前記第２の初期位相画像における前
    記一意に決定された画素の初期位相から、対応する第２
    の三次元座標位置候補群を求める処理、 （４）第１の撮像位置を基に、第１の光パターンにより
    第１の撮像位置から得られた第１の初期位相画像におい
    て前記第２の三次元座標位置群に対応する画素位置群を
    求めてそれぞれの初期位相を参照し、前記第２の初期位
    相画像における一意に決定された画素の初期位相と比較
    し、同一の初期位相を持つ対応画素位置が一意に決定さ
    れるかどうか判定する処理、 （５）前記処理（２）、（４）により一意に決定できた
    画素位置により三次元座標位置を求め、前記初期位相画
    像における該当画素の初期位相の絶対値を決定する処
    理、及び、 （６）前記処理（１）乃至（５）を前記第１の初期位相
    画像の全画素について繰り返すように制御する処理、 の前記（１）乃至（６）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  43. 【請求項４３】請求項３９記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｆ）が、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と第１の撮像位
    置を基にして、前記第１の初期位相画像における注目画
    素の初期位相から、対応する三次元座標位置候補群を求
    める処理、 （２）前記第２の光パターンの照射位置と三次元座標位
    置候補群から、取り得る位相値群を参照し、第２の光パ
    ターンにより第１の撮像位置から得られた第３の初期位
    相画像における前記注目画素の初期位相と比較し、同一
    となる初期位相が一意に決定できるか否か判定する処
    理、 （３）一意に決定できた三次元座標位置から、前記初期
    位相画像における該当画素の初期位相の絶対値を決定す
    る処理、及び、 （４）前記（１）乃至（４）の処理を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返し初期位相の絶対値を決
    定する処理、 の前記（１）乃至（８）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  44. 【請求項４４】請求項３９記載の記録媒体において、 初期位相画像から初期位相の絶対値を決定する処理
    （ｆ）が、 （１）前記第１の光パターンの投射位置と第１の撮像位
    置を基にして、前記第１の初期位相画像における注目画
    素の初期位相から、対応する第１の三次元座標位置候補
    群を求める処理、 （２）前記第２の光パターンの照射位置と第１の三次元
    座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、第２
    の光パターンにより第１の撮像位置から得られた第３の
    初期位相画像における前記注目画素の初期位相と比較
    し、同一となる初期位相が一意に決定できるか否か判定
    する処理、 （３）前記第２の光パターン投射位置と第１の撮像位置
    を基にして、前記第３の初期位相画像における注目画素
    の初期位相から、対応する第２の三次元座標位置候補群
    を求める処理、 （４）前記第１の光パターンの照射位置と第２の三次元
    座標位置候補群から、取り得る位相値群を参照し、前記
    第１の光パターンにより前記第１の撮像位置から得られ
    た第１の初期位相画像における前記注目画素の初期位相
    と比較し、同一となる初期位相が一意に決定されるかど
    うか判定する処理、 （５）前記（２）、（４）の処理により一意に決定でき
    た三次元座標位置から、前記初期位相画像における該当
    画素の初期位相の絶対値を決定する処理、及び、 （６）前記（１）乃至（５）の処理を前記第１の初期位
    相画像の全画素について繰り返すように制御する処理、 の前記（１）乃至（６）の処理を前記データ処理装置で
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
  45. 【請求項４５】投射する光パターンが、三角波状である
    ことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一に記
    載の三次元形状計測方法。
  46. 【請求項４６】予め絶対座標位置がわかっている三次元
    空間座標位置の各々において、絶対位相値を計測してお
    き、初期位相から対応する三次元座標位置を算出する際
    に前記絶対位相値を利用する、ことを特徴とする、請求
    項１乃至１６、請求項４５のいずれか一に記載の三次元
    形状計測方法。
  47. 【請求項４７】投射する光パターンが、三角波状である
    ことを特徴とする、請求項１７乃至３３のいずれか一に
    記載の三次元形状計測装置。
  48. 【請求項４８】予め絶対座標位置がわかっている三次元
    空間座標位置の各々において、絶対位相値を計測して記
    憶手段に記憶しておき、初期位相から対応する三次元座
    標位置を算出する際に前記絶対位相値を利用する、こと
    を特徴とする、請求項１７乃至３４、請求項４７のいず
    れか一に記載の三次元形状計測装置。
  49. 【請求項４９】投射する光パターンが、正弦波状である
    ことを特徴とする、請求項３５乃至４４のいずれか一に
    記載のプログラムを記録した記録媒体。
  50. 【請求項５０】投射する光パターンが、三角波状である
    ことを特徴とする、請求項３５乃至４４のいずれか一に
    記載のプログラムを記録した記録媒体。
  51. 【請求項５１】予め絶対座標位置がわかっている三次元
    空間座標位置の各々において、絶対位相値を計測してお
    き、初期位相から対応する三次元座標位置を算出する際
    に前記絶対位相値を利用する、ことを特徴とする、請求
    項３５乃至４４、４９、５０のいずれか一に記載のプロ
    グラムを記録した記録媒体。
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