JP2002372411A - 物体情報取得方法および物体情報取得装置 - Google Patents
物体情報取得方法および物体情報取得装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない構成機器でなおかつ手間がかからず容
易に被測定物の位置等の物体情報を取得できる手段の提
供を課題とする。 【解決手段】 被測定物を撮像するCCD2と、該CC
D2及び被測定物間に位置するピンホール3a,3b
と、これらピンホール3a,3bそれぞれを通過する光
を遮断または許可するシャッタとを有するピンホールシ
ャッタ3を用いて、被測定物の位置や形状等の物体情報
を取得する方法であって、各ピンホール3a,3bを通
してCCD2上に投影された各画像間の視差Y_A,Y
_Bを計測する視差計測工程と、これら視差Y_A,Y
_B、各ピンホール3a,3b間の距離寸法e、ピンホ
ールシャッタ3及びCCD2間の間隔寸法dによって物
体情報を求める解析工程とを有する物体情報取得方法を
採用した。また、この物体情報取得方法を適用した物体
情報取得装置を採用した。
易に被測定物の位置等の物体情報を取得できる手段の提
供を課題とする。 【解決手段】 被測定物を撮像するCCD2と、該CC
D2及び被測定物間に位置するピンホール3a,3b
と、これらピンホール3a,3bそれぞれを通過する光
を遮断または許可するシャッタとを有するピンホールシ
ャッタ3を用いて、被測定物の位置や形状等の物体情報
を取得する方法であって、各ピンホール3a,3bを通
してCCD2上に投影された各画像間の視差Y_A,Y
_Bを計測する視差計測工程と、これら視差Y_A,Y
_B、各ピンホール3a,3b間の距離寸法e、ピンホ
ールシャッタ3及びCCD2間の間隔寸法dによって物
体情報を求める解析工程とを有する物体情報取得方法を
採用した。また、この物体情報取得方法を適用した物体
情報取得装置を採用した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物を撮像
し、この撮像データに基づいて被測定物の位置や形状等
の物体情報を取得する、物体情報取得方法及び物体情報
取得装置に関するものである。
し、この撮像データに基づいて被測定物の位置や形状等
の物体情報を取得する、物体情報取得方法及び物体情報
取得装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被測定物の水平方向及び垂直方向の大き
さと、奥行き方向の位置とを計測する方法としては、例
えば下記(1),(2)に示すものがある。なお、ここ
で言う奥行き方向とは、観察者(カメラ等の測定器)か
ら被測定物を見る方向を示し、また水平方向とは、前記
奥行き方向に直交する水平線方向を示し、また垂直方向
とは、前記奥行き方向及び前記水平方向が含まれる水平
面に対して垂直上方の方向を示すものとする。 (1)水平方向及び垂直方向の大きさについては、CC
Dカメラで撮像した画像データに基づいて計測し、奥行
き方向の位置については、音波・電波・レーザの反射時
間で計測する方法。 (2)2つのCCDカメラを用いて三次元的な位置を計
測する方法。この方法における各CCDカメラの配置と
しては、大きく下記の2通りがある。 (2−1)被測定物の正面と真上とに配置する方法。 (2−2)被測定物の正面に、2台のCCDカメラを互
いに所定間隔をあけて配置する方法(この方法では、両
CCDカメラで撮像した画像データと、これらCCDカ
メラ間の視差角等を用いて計測を行う)。
さと、奥行き方向の位置とを計測する方法としては、例
えば下記(1),(2)に示すものがある。なお、ここ
で言う奥行き方向とは、観察者(カメラ等の測定器)か
ら被測定物を見る方向を示し、また水平方向とは、前記
奥行き方向に直交する水平線方向を示し、また垂直方向
とは、前記奥行き方向及び前記水平方向が含まれる水平
面に対して垂直上方の方向を示すものとする。 (1)水平方向及び垂直方向の大きさについては、CC
Dカメラで撮像した画像データに基づいて計測し、奥行
き方向の位置については、音波・電波・レーザの反射時
間で計測する方法。 (2)2つのCCDカメラを用いて三次元的な位置を計
測する方法。この方法における各CCDカメラの配置と
しては、大きく下記の2通りがある。 (2−1)被測定物の正面と真上とに配置する方法。 (2−2)被測定物の正面に、2台のCCDカメラを互
いに所定間隔をあけて配置する方法(この方法では、両
CCDカメラで撮像した画像データと、これらCCDカ
メラ間の視差角等を用いて計測を行う)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記説明の
従来の測定方法では、測定に要する装置数が比較的多い
上に、機器配置精度が計測精度に大きく影響する恐れが
あるため、装置の設置に手間と時間がかかりやすいとい
う問題を有していた。
従来の測定方法では、測定に要する装置数が比較的多い
上に、機器配置精度が計測精度に大きく影響する恐れが
あるため、装置の設置に手間と時間がかかりやすいとい
う問題を有していた。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、少ない機器でなおかつ手間がかからず容易に被
測定物の位置等の物体情報を取得できる手段の提供を目
的とする。
であり、少ない機器でなおかつ手間がかからず容易に被
測定物の位置等の物体情報を取得できる手段の提供を目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、本発明
の請求項1に記載の物体情報取得方法は、被測定物を撮
像する受像面と、該受像面及び前記被測定物間に位置す
る少なくとも2箇所の光透過部と、これら光透過部それ
ぞれを通過する光を遮断または許可するシャッタとを用
いて前記被測定物の位置や形状等の物体情報を取得する
方法であって、前記各光透過部を通して前記受像面上に
投影された各画像間の視差を計測する視差計測工程と、
前記視差、前記各光透過部間の距離寸法、前記光透過部
及び前記受像面間の間隔寸法により前記物体情報を求め
る解析工程とを有することを特徴とする。上記請求項1
に記載の物体情報取得方法によれば、従来のように複数
台の測定器(例えば2台のCCDカメラ)を用いる必要
がなく、少ない機器構成で測定することができるように
なる。
決するために以下の手段を採用した。すなわち、本発明
の請求項1に記載の物体情報取得方法は、被測定物を撮
像する受像面と、該受像面及び前記被測定物間に位置す
る少なくとも2箇所の光透過部と、これら光透過部それ
ぞれを通過する光を遮断または許可するシャッタとを用
いて前記被測定物の位置や形状等の物体情報を取得する
方法であって、前記各光透過部を通して前記受像面上に
投影された各画像間の視差を計測する視差計測工程と、
前記視差、前記各光透過部間の距離寸法、前記光透過部
及び前記受像面間の間隔寸法により前記物体情報を求め
る解析工程とを有することを特徴とする。上記請求項1
に記載の物体情報取得方法によれば、従来のように複数
台の測定器(例えば2台のCCDカメラ)を用いる必要
がなく、少ない機器構成で測定することができるように
なる。
【0006】請求項2に記載の物体情報取得方法は、請
求項1に記載の物体情報取得方法において、前記視差を
s、前記各光透過部間の距離寸法をe、前記各光透過部
及び前記受像面間の間隔寸法をdとした場合に、前記各
光透過部から前記被測定物までの距離寸法xを、x=e
・d/(s−e)の数式により算出することを特徴とす
る。上記請求項2に記載の物体情報取得方法によれば、
上記数式に各値を代入するだけの単純な計算処理にて、
被測定物の位置を正確に求めることができる。
求項1に記載の物体情報取得方法において、前記視差を
s、前記各光透過部間の距離寸法をe、前記各光透過部
及び前記受像面間の間隔寸法をdとした場合に、前記各
光透過部から前記被測定物までの距離寸法xを、x=e
・d/(s−e)の数式により算出することを特徴とす
る。上記請求項2に記載の物体情報取得方法によれば、
上記数式に各値を代入するだけの単純な計算処理にて、
被測定物の位置を正確に求めることができる。
【0007】請求項3に記載の物体情報取得方法は、請
求項1または2に記載の物体情報取得方法において、複
数の前記被測定物それぞれについて、前記各光透過部か
ら前記被測定物までの距離寸法を取得した後、これら被
測定物のうち、前記距離寸法が所定条件を満足するもの
を残し、その他を取り除くことで、特定の被測定物を他
の被測定物より選別することを特徴とする。上記請求項
3に記載の物体情報取得方法によれば、特定の距離寸法
に位置する被測定物のみを他の被測定物(背景)より分
離して画像表示することができる。
求項1または2に記載の物体情報取得方法において、複
数の前記被測定物それぞれについて、前記各光透過部か
ら前記被測定物までの距離寸法を取得した後、これら被
測定物のうち、前記距離寸法が所定条件を満足するもの
を残し、その他を取り除くことで、特定の被測定物を他
の被測定物より選別することを特徴とする。上記請求項
3に記載の物体情報取得方法によれば、特定の距離寸法
に位置する被測定物のみを他の被測定物(背景)より分
離して画像表示することができる。
【0008】請求項4に記載の物体情報取得方法は、請
求項1〜3の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法
を、前記被測定物の外表面に沿った各点毎に求めること
で、前記被測定物の三次元立体形状を取得することを特
徴とする。上記請求項4に記載の物体情報取得方法によ
れば、被測定物上の各点までの距離寸法を求めた後、こ
れらを統合することで、被測定物表面の凹凸形状を把握
することができる。
求項1〜3の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法
を、前記被測定物の外表面に沿った各点毎に求めること
で、前記被測定物の三次元立体形状を取得することを特
徴とする。上記請求項4に記載の物体情報取得方法によ
れば、被測定物上の各点までの距離寸法を求めた後、こ
れらを統合することで、被測定物表面の凹凸形状を把握
することができる。
【0009】請求項5に記載の物体情報取得方法は、請
求項1〜4の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法を
時間刻みで求め、単位時間あたりの前記距離寸法の変化
により前記被測定物の移動速度を求めることを特徴とす
る。上記請求項5に記載の物体情報取得方法によれば、
所定時間刻み毎に被測定物までの距離寸法を測定し、こ
れを前記所定時間刻みで割り算することにより、容易に
被測定物の移動速度を求めることができる。
求項1〜4の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法を
時間刻みで求め、単位時間あたりの前記距離寸法の変化
により前記被測定物の移動速度を求めることを特徴とす
る。上記請求項5に記載の物体情報取得方法によれば、
所定時間刻み毎に被測定物までの距離寸法を測定し、こ
れを前記所定時間刻みで割り算することにより、容易に
被測定物の移動速度を求めることができる。
【0010】請求項6に記載の物体情報取得方法は、請
求項1〜5の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部及び前記受像面間の各光経路をそれ
ぞれ折曲させ、前記各光経路を延長させることを特徴と
する。上記請求項6に記載の物体情報取得方法によれ
ば、例えば1対の光透過部により被測定物までの距離x
を求めることを考えた場合、これら光透過部間の距離寸
法をe、これら光透過部から受像面までの距離寸法を
d、受像面上における視差をsとすると、前記距離x
は、x=e・d/(s−e)の数式により求めることが
できる。このとき、本発明のように各光透過部及び受像
面間の光経路を延長することにより、前記距離寸法dを
見かけ上、長くすることができるようになる。
求項1〜5の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記各光透過部及び前記受像面間の各光経路をそれ
ぞれ折曲させ、前記各光経路を延長させることを特徴と
する。上記請求項6に記載の物体情報取得方法によれ
ば、例えば1対の光透過部により被測定物までの距離x
を求めることを考えた場合、これら光透過部間の距離寸
法をe、これら光透過部から受像面までの距離寸法を
d、受像面上における視差をsとすると、前記距離x
は、x=e・d/(s−e)の数式により求めることが
できる。このとき、本発明のように各光透過部及び受像
面間の光経路を延長することにより、前記距離寸法dを
見かけ上、長くすることができるようになる。
【0011】請求項7に記載の物体情報取得方法は、請
求項1〜6の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記受像面を複数に分割することを特徴とする。上
記請求項7に記載の物体情報取得方法によれば、視差の
拡大による測定精度の向上を考えた場合、受像面を1面
で構成する場合に比較して、本発明のように受像面を複
数分割して互いに離間させた方が、広い視差を比較的狭
い受像面でカバーすることができるようになる。
求項1〜6の何れかに記載の物体情報取得方法におい
て、前記受像面を複数に分割することを特徴とする。上
記請求項7に記載の物体情報取得方法によれば、視差の
拡大による測定精度の向上を考えた場合、受像面を1面
で構成する場合に比較して、本発明のように受像面を複
数分割して互いに離間させた方が、広い視差を比較的狭
い受像面でカバーすることができるようになる。
【0012】請求項8に記載の物体情報取得装置は、被
測定物を撮像して前記被測定物の位置や形状等の物体情
報を取得する装置であって、前記被測定物を撮像する受
像面と、該受像面及び前記被測定物間に位置する少なく
とも2箇所の光透過部と、これら光透過部それぞれを通
過する光を遮断または許可するシャッタとが備えられて
いることを特徴とする。上記請求項8に記載の物体情報
取得装置によれば、従来のように複数台の測定器(例え
ば2台のCCDカメラ)を用いる必要がなく、少ない機
器構成で測定することができるようになる。
測定物を撮像して前記被測定物の位置や形状等の物体情
報を取得する装置であって、前記被測定物を撮像する受
像面と、該受像面及び前記被測定物間に位置する少なく
とも2箇所の光透過部と、これら光透過部それぞれを通
過する光を遮断または許可するシャッタとが備えられて
いることを特徴とする。上記請求項8に記載の物体情報
取得装置によれば、従来のように複数台の測定器(例え
ば2台のCCDカメラ)を用いる必要がなく、少ない機
器構成で測定することができるようになる。
【0013】請求項9に記載の物体情報取得装置は、請
求項7に記載の物体情報取得装置において、前記各光透
過部及び前記受像面間に、これら光透過部から受像面に
向かう光経路を折曲させる光経路折曲体が設けられてい
ることを特徴とする。上記請求項9に記載の物体情報取
得装置によれば、各光透過部から受像面に向かう光は、
光経路折曲体によりその経路が折曲され、直線的に受像
面に達する場合に比較して光経路を長くすることができ
る。例えば1対の光透過部により被測定物までの距離x
を求めることを考えた場合、これら光透過部間の距離寸
法をe、これら光透過部から受像面までの距離寸法を
d、受像面上における視差をsとすると、前記距離x
は、x=e・d/(s−e)の数式により求めることが
できる。このとき、本発明のように前記光経路を延長す
ることにより、前記距離寸法dを見かけ上、長くするこ
とができるようになる。
求項7に記載の物体情報取得装置において、前記各光透
過部及び前記受像面間に、これら光透過部から受像面に
向かう光経路を折曲させる光経路折曲体が設けられてい
ることを特徴とする。上記請求項9に記載の物体情報取
得装置によれば、各光透過部から受像面に向かう光は、
光経路折曲体によりその経路が折曲され、直線的に受像
面に達する場合に比較して光経路を長くすることができ
る。例えば1対の光透過部により被測定物までの距離x
を求めることを考えた場合、これら光透過部間の距離寸
法をe、これら光透過部から受像面までの距離寸法を
d、受像面上における視差をsとすると、前記距離x
は、x=e・d/(s−e)の数式により求めることが
できる。このとき、本発明のように前記光経路を延長す
ることにより、前記距離寸法dを見かけ上、長くするこ
とができるようになる。
【0014】請求項10に記載の物体情報取得装置は、
請求項8または9に記載の物体情報取得装置において、
前記受像面が、複数に分割されていることを特徴とす
る。上記請求項10に記載の物体情報取得装置によれ
ば、視差の拡大による測定精度の向上を考えた場合、受
像面を1面で構成する場合に比較して、本発明のように
受像面を複数分割して互いに離間させた方が、広い視差
を比較的狭い受像面でカバーすることができるようにな
る。
請求項8または9に記載の物体情報取得装置において、
前記受像面が、複数に分割されていることを特徴とす
る。上記請求項10に記載の物体情報取得装置によれ
ば、視差の拡大による測定精度の向上を考えた場合、受
像面を1面で構成する場合に比較して、本発明のように
受像面を複数分割して互いに離間させた方が、広い視差
を比較的狭い受像面でカバーすることができるようにな
る。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明は、被測定物を撮像し、こ
の撮像データに基づいて被測定物の位置や形状等の物体
情報を取得する物体情報取得方法、及び、これを適用し
た物体情報取得装置に関するものであり、その一実施形
態を図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこ
れのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
の撮像データに基づいて被測定物の位置や形状等の物体
情報を取得する物体情報取得方法、及び、これを適用し
た物体情報取得装置に関するものであり、その一実施形
態を図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこ
れのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
【0016】なお、図1は、本実施形態の物体情報取得
方法を適用した物体情報取得装置の一実施形態を示す説
明図である。また、図2及び図3は、同物体情報取得方
法の原理を説明する図であり、ピンホールシャッタの両
ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図である。ま
た、図4は、同物体情報取得方法の原理を説明する斜視
図である。また、図5は、同物体情報取得方法を適用し
た同物体情報取得装置のピンホールシャッタの代わり
に、レンズ及びシャッタを採用した場合の変形例であ
り、両レンズを含む水平断面で見た場合の視図である。
また、図6は、同物体情報取得方法を適用した同物体情
報取得装置に、光経路折曲体を採用した場合の変形例で
あり、両ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図で
ある。
方法を適用した物体情報取得装置の一実施形態を示す説
明図である。また、図2及び図3は、同物体情報取得方
法の原理を説明する図であり、ピンホールシャッタの両
ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図である。ま
た、図4は、同物体情報取得方法の原理を説明する斜視
図である。また、図5は、同物体情報取得方法を適用し
た同物体情報取得装置のピンホールシャッタの代わり
に、レンズ及びシャッタを採用した場合の変形例であ
り、両レンズを含む水平断面で見た場合の視図である。
また、図6は、同物体情報取得方法を適用した同物体情
報取得装置に、光経路折曲体を採用した場合の変形例で
あり、両ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図で
ある。
【0017】図1に示すように、本実施形態の物体情報
取得装置は、CCDカメラ1と、該CCDカメラ1で撮
像された画像を取り込んで解析する画像解析装置(図示
せず)とを備えて概略構成されている。そして、この物
体情報取得装置によれば、1台のCCDカメラ1で撮像
された画像Pに基づいて、同図に示す被測定物A,B,
Cの位置や三次元立体形状等を求めることが可能となっ
ている。なお、以降の説明においては、同図に示すよう
に、CCDカメラ1から被測定物A〜Cを見る方向を奥
行き方向、またこの奥行き方向に直交する水平線方向を
水平方向、また前記奥行き方向及び前記水平方向が含ま
れる水平面に対して垂直上方の方向を垂直方向として設
定するものとする。
取得装置は、CCDカメラ1と、該CCDカメラ1で撮
像された画像を取り込んで解析する画像解析装置(図示
せず)とを備えて概略構成されている。そして、この物
体情報取得装置によれば、1台のCCDカメラ1で撮像
された画像Pに基づいて、同図に示す被測定物A,B,
Cの位置や三次元立体形状等を求めることが可能となっ
ている。なお、以降の説明においては、同図に示すよう
に、CCDカメラ1から被測定物A〜Cを見る方向を奥
行き方向、またこの奥行き方向に直交する水平線方向を
水平方向、また前記奥行き方向及び前記水平方向が含ま
れる水平面に対して垂直上方の方向を垂直方向として設
定するものとする。
【0018】図2に示すように、CCDカメラ1内に
は、前記被測定物A〜Cを撮像する受像面であるCCD
2と、該CCD2と平行かつ前記被測定物A〜Cとの間
に位置するピンホールシャッタ3とが備えられている。
そして、このピンホールシャッタ3には、互いに距離寸
法eの間隔を有する2箇所の(一対の)光透過部である
ピンホール3a,3bと、これらピンホール3a,3b
を排他的に開閉することで、通過する光を遮断又は許可
するシャッタ(図示せず)とが備えられている。すなわ
ち、このシャッタは、ピンホール3aが開いている時に
は他方のピンホール3bを閉じ、逆に、ピンホール3a
が閉じている時にはピンホール3bを開く動作をするよ
うになっている。なお、同図の符号dは、各ピンホール
3a,3b(ピンホールシャッタ3)及びCCD2間の
間隔寸法を示している。
は、前記被測定物A〜Cを撮像する受像面であるCCD
2と、該CCD2と平行かつ前記被測定物A〜Cとの間
に位置するピンホールシャッタ3とが備えられている。
そして、このピンホールシャッタ3には、互いに距離寸
法eの間隔を有する2箇所の(一対の)光透過部である
ピンホール3a,3bと、これらピンホール3a,3b
を排他的に開閉することで、通過する光を遮断又は許可
するシャッタ(図示せず)とが備えられている。すなわ
ち、このシャッタは、ピンホール3aが開いている時に
は他方のピンホール3bを閉じ、逆に、ピンホール3a
が閉じている時にはピンホール3bを開く動作をするよ
うになっている。なお、同図の符号dは、各ピンホール
3a,3b(ピンホールシャッタ3)及びCCD2間の
間隔寸法を示している。
【0019】したがって、例えば前記奥行き方向の位置
が異なるポイントα,βをCCDカメラ1で撮像した場
合、そのCCD2に投影される画像(点)は、ポイント
α,βの奥行き位置に応じて視差が生じることとなる。
すなわち、前記シャッタを作動させてピンホール3aを
開くとともにピンホール3bを閉じると、ポイントαの
像はCCD2上の受像点α1に投影され、またポイント
βの像はCCD2上の受像点β1に投影される。一方、
前記シャッタを作動させてピンホール3bを開くととも
にピンホール3aを閉じると、ポイントαの像はCCD
2上の受像点α2に投影され、またポイントβの像はC
CD2上の受像点β2に投影される。このように、ピン
ホール3a,3bのどちらを開くかによってCCD2上
における受像点の位置が移動し、この移動距離が視差Y
_A,Y_Bとして求められることとなる。
が異なるポイントα,βをCCDカメラ1で撮像した場
合、そのCCD2に投影される画像(点)は、ポイント
α,βの奥行き位置に応じて視差が生じることとなる。
すなわち、前記シャッタを作動させてピンホール3aを
開くとともにピンホール3bを閉じると、ポイントαの
像はCCD2上の受像点α1に投影され、またポイント
βの像はCCD2上の受像点β1に投影される。一方、
前記シャッタを作動させてピンホール3bを開くととも
にピンホール3aを閉じると、ポイントαの像はCCD
2上の受像点α2に投影され、またポイントβの像はC
CD2上の受像点β2に投影される。このように、ピン
ホール3a,3bのどちらを開くかによってCCD2上
における受像点の位置が移動し、この移動距離が視差Y
_A,Y_Bとして求められることとなる。
【0020】そして、これら視差Y_A,Y_Bは、そ
れぞれ、ポイントα,βの奥行き位置(CCD2からの
奥行き方向の距離寸法)に応じて長くなったり短くなっ
たり変化するので、この視差Y_A,Y_B、各ピンホ
ール3a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッタ3
及びCCD2間の間隔寸法dを用いることで、ポイント
α,βまでの奥行き方向の距離X_A,X_Bを簡単な
計算処理により求めることができるようになる。
れぞれ、ポイントα,βの奥行き位置(CCD2からの
奥行き方向の距離寸法)に応じて長くなったり短くなっ
たり変化するので、この視差Y_A,Y_B、各ピンホ
ール3a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッタ3
及びCCD2間の間隔寸法dを用いることで、ポイント
α,βまでの奥行き方向の距離X_A,X_Bを簡単な
計算処理により求めることができるようになる。
【0021】この計算処理の方法の詳細について、図3
を参照しながら以下に説明を続ける。なお、説明を簡単
にするために、同図に示す単一のポイントγ(座標
(x,y))の位置測定(ピンホールシャッタ3からの
奥行き方向距離の測定)を行う場合を想定して説明を行
うものとする。ここで、座標の設定においては、両ピン
ホール3a,3b間の中間位置を通ってかつCCD2及
びピンホールシャッタ3に直交する方向(奥行き方向)
の軸線をX軸とし、このX軸に直交してかつピンホール
3a,3bを通る軸線をY軸として設定する。また、こ
の座標系においては、X軸とY軸が交差する点を原点O
(0,0)とし、この原点Oよりも紙面右側ではX座標
が正で、紙面左側ではX座標が負となる。同様に、原点
Oよりも紙面上方ではY座標が正かつ紙面下方ではY座
標が負となる。なお、同図において、符号y1,y2
は、ピンホール3a,3bをそれぞれ通過してCCD2
上に投影されたポイントγの像である。
を参照しながら以下に説明を続ける。なお、説明を簡単
にするために、同図に示す単一のポイントγ(座標
(x,y))の位置測定(ピンホールシャッタ3からの
奥行き方向距離の測定)を行う場合を想定して説明を行
うものとする。ここで、座標の設定においては、両ピン
ホール3a,3b間の中間位置を通ってかつCCD2及
びピンホールシャッタ3に直交する方向(奥行き方向)
の軸線をX軸とし、このX軸に直交してかつピンホール
3a,3bを通る軸線をY軸として設定する。また、こ
の座標系においては、X軸とY軸が交差する点を原点O
(0,0)とし、この原点Oよりも紙面右側ではX座標
が正で、紙面左側ではX座標が負となる。同様に、原点
Oよりも紙面上方ではY座標が正かつ紙面下方ではY座
標が負となる。なお、同図において、符号y1,y2
は、ピンホール3a,3bをそれぞれ通過してCCD2
上に投影されたポイントγの像である。
【0022】同図において、ピンホール3aを中心とし
た左右に仮想三角形△1,△2を考えた場合、これらは
互いに相似関係にあるため下式(1)が成立する。 (y1−e/2)/d=(e/2−y)/x ・・・(1) 同様に、ピンホール3bを中心とした左右に仮想三角形
△3,△4を考えた場合、これらも互いに相似関係にあ
るため下式(2)が成立する。 (−e/2−y2)/d=(e/2+y)/x ・・・(2) したがって、これら2つの式(1),(2)から、ポイ
ントγ(x,y)までの距離xは下式(3)で表され
る。 x=e・d/(y1−y2−e) ・・・(3) ここで、視差y1−y2=sとすると、下式(4)が求
まる。 x=e・d/(s−e) ・・・(4)
た左右に仮想三角形△1,△2を考えた場合、これらは
互いに相似関係にあるため下式(1)が成立する。 (y1−e/2)/d=(e/2−y)/x ・・・(1) 同様に、ピンホール3bを中心とした左右に仮想三角形
△3,△4を考えた場合、これらも互いに相似関係にあ
るため下式(2)が成立する。 (−e/2−y2)/d=(e/2+y)/x ・・・(2) したがって、これら2つの式(1),(2)から、ポイ
ントγ(x,y)までの距離xは下式(3)で表され
る。 x=e・d/(y1−y2−e) ・・・(3) ここで、視差y1−y2=sとすると、下式(4)が求
まる。 x=e・d/(s−e) ・・・(4)
【0023】よって、上記数式(4)において、両ピン
ホール3a,3b間の距離寸法eと、ピンホールシャッ
タ3とCCD2間の間隔寸法dは既知であるため、測定
された視差sを代入することで、簡単にポイントγまで
の距離xを求めることができる。
ホール3a,3b間の距離寸法eと、ピンホールシャッ
タ3とCCD2間の間隔寸法dは既知であるため、測定
された視差sを代入することで、簡単にポイントγまで
の距離xを求めることができる。
【0024】CCD2に必要な分解能を検討するため、
上記数式(4)を視差sについて表した式は下式(5)
で表される。 s=e+e・d/x ・・・(5) 説明を簡単にするため、両ピンホール3a,3b間の距
離寸法eを20mm、ピンホールシャッタ3とCCD2間
の間隔寸法dを20mm、ポイントγ(x,y)までの距
離xを10,000mmとすると、視差sは20.040
0mmとなる。また距離xの許容する測長誤差を−5%〜
+5%とすると、例えば距離10,500mmに対する視
差serは20.0381mmとなり、また視差は、|s
−ser|=0.0019mmとなる。
上記数式(4)を視差sについて表した式は下式(5)
で表される。 s=e+e・d/x ・・・(5) 説明を簡単にするため、両ピンホール3a,3b間の距
離寸法eを20mm、ピンホールシャッタ3とCCD2間
の間隔寸法dを20mm、ポイントγ(x,y)までの距
離xを10,000mmとすると、視差sは20.040
0mmとなる。また距離xの許容する測長誤差を−5%〜
+5%とすると、例えば距離10,500mmに対する視
差serは20.0381mmとなり、また視差は、|s
−ser|=0.0019mmとなる。
【0025】したがって、両ピンホール3a,3b間の
距離寸法eを20mm、ピンホールシャッタ3とCCD2
間の間隔寸法dを20mm、ポイントγ(x,y)までの
距離xを10,000mmとし、距離xの許容する測長誤
差を−5%〜+5%とした場合、CCDに求められる分
解能は0.0019mm/pixelとなる。これを一般的な式
にした場合、下式(6)で表される。 |s−ser|=e・d{c/{x・(1+c)}} ・・・(6)
距離寸法eを20mm、ピンホールシャッタ3とCCD2
間の間隔寸法dを20mm、ポイントγ(x,y)までの
距離xを10,000mmとし、距離xの許容する測長誤
差を−5%〜+5%とした場合、CCDに求められる分
解能は0.0019mm/pixelとなる。これを一般的な式
にした場合、下式(6)で表される。 |s−ser|=e・d{c/{x・(1+c)}} ・・・(6)
【0026】式(6)においてcは許容誤差率であり、
例えば5%であればc=0.05となる。式(6)から
も解るようにe・dが2倍になれば|s−ser|も2
倍となり、すなわちCCD2が要するピクセル数が半分
で良いこととなる。すなわち、長い焦点距離、広い距離
寸法eほど、所要ピクセル数を減らすことができるよう
になる。一方、測長距離xもピクセル数に影響し、測長
距離xが2倍で同じ測長精度を得ようとすると、所要ピ
クセル数は2倍となる。
例えば5%であればc=0.05となる。式(6)から
も解るようにe・dが2倍になれば|s−ser|も2
倍となり、すなわちCCD2が要するピクセル数が半分
で良いこととなる。すなわち、長い焦点距離、広い距離
寸法eほど、所要ピクセル数を減らすことができるよう
になる。一方、測長距離xもピクセル数に影響し、測長
距離xが2倍で同じ測長精度を得ようとすると、所要ピ
クセル数は2倍となる。
【0027】以上説明の物体情報取得装置による物体情
報取得方法について、図1に示す被測定物A,B,Cの
位置及び三次元立体形状をCCDカメラ1により求める
場合を例として以下に説明を行う。この物体情報取得方
法は、大きく分けて視差計測工程と解析工程とによって
行われる。
報取得方法について、図1に示す被測定物A,B,Cの
位置及び三次元立体形状をCCDカメラ1により求める
場合を例として以下に説明を行う。この物体情報取得方
法は、大きく分けて視差計測工程と解析工程とによって
行われる。
【0028】まず、視差計測工程では、各ピンホール3
a,3bを通してCCD2(受像面)上に投影された各
被測定物A〜Cの画像間の視差を計測する。すなわち、
前記シャッタによりピンホール3a,3bを排他的に開
閉させることで、各被測定物A〜Cそれぞれの、CCD
カメラ1側を向いた表面上の各測定点(各被測定物A〜
Cの表面が、仮想した測定点の集まりで構成されている
と想定した場合の各点)毎に、CCD2上における2つ
の受像点y1,y2を得る。そして、各測定点毎に受像
点y1,y2の視差(y1−y2)を得る。
a,3bを通してCCD2(受像面)上に投影された各
被測定物A〜Cの画像間の視差を計測する。すなわち、
前記シャッタによりピンホール3a,3bを排他的に開
閉させることで、各被測定物A〜Cそれぞれの、CCD
カメラ1側を向いた表面上の各測定点(各被測定物A〜
Cの表面が、仮想した測定点の集まりで構成されている
と想定した場合の各点)毎に、CCD2上における2つ
の受像点y1,y2を得る。そして、各測定点毎に受像
点y1,y2の視差(y1−y2)を得る。
【0029】この視差計測工程に続く解析工程では、視
差s=(y1−y2)、各ピンホール3a,3b間の距
離寸法e、ピンホールシャッタ3及びCCD2間の間隔
寸法dにより各被測定物A,B,Cの位置及び三次元立
体形状をそれぞれ求める。すなわち、前記視差s、各ピ
ンホール3a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッ
タ3及びCCD2間の間隔寸法dが求まっているので、
これらを上記数式(4)に代入することで、ピンホール
シャッタ3から各被測定物A〜Cまでの距離寸法xが算
出される。そして、このピンホールシャッタ3から各被
測定物A〜Cまでの距離寸法xを、各被測定物A〜Cの
各外表面に沿った各測定点毎に算出して互いにつなぎ合
わせることで、各被測定物A〜Cの三次元立体形状が図
1の右下図のように求まる。このようにして、各被測定
物A〜C外周面のうち、CCDカメラ1側を向いた半面
の形状及びCCDカメラ1からの距離を求めることがで
きる。
差s=(y1−y2)、各ピンホール3a,3b間の距
離寸法e、ピンホールシャッタ3及びCCD2間の間隔
寸法dにより各被測定物A,B,Cの位置及び三次元立
体形状をそれぞれ求める。すなわち、前記視差s、各ピ
ンホール3a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッ
タ3及びCCD2間の間隔寸法dが求まっているので、
これらを上記数式(4)に代入することで、ピンホール
シャッタ3から各被測定物A〜Cまでの距離寸法xが算
出される。そして、このピンホールシャッタ3から各被
測定物A〜Cまでの距離寸法xを、各被測定物A〜Cの
各外表面に沿った各測定点毎に算出して互いにつなぎ合
わせることで、各被測定物A〜Cの三次元立体形状が図
1の右下図のように求まる。このようにして、各被測定
物A〜C外周面のうち、CCDカメラ1側を向いた半面
の形状及びCCDカメラ1からの距離を求めることがで
きる。
【0030】なお、図1の右下図では、各被測定物A〜
Cの三次元立体形状のうち、前記垂直方向に直交する水
平面による一断面部分のみを表しているため単純な曲線
となっているが、実際には、この曲線を前記垂直方向の
全て(各被測定物A〜Cの高さ方向全長)に渡って測定
できるため、CCDカメラ1側を向いた半面全ての三次
元立体形状を取得することができる。
Cの三次元立体形状のうち、前記垂直方向に直交する水
平面による一断面部分のみを表しているため単純な曲線
となっているが、実際には、この曲線を前記垂直方向の
全て(各被測定物A〜Cの高さ方向全長)に渡って測定
できるため、CCDカメラ1側を向いた半面全ての三次
元立体形状を取得することができる。
【0031】これを図4で説明すると、例えば被測定物
Aの頂部の計測点γ1と底部の計測点γ2といった高さ
の異なる計測点を測定することを考えた場合、これら計
測点γ1,γ2は、CCD2上においても高さの異なる
像となり、それぞれラインL1,L2上の点として計測
することができる。この場合、ピンホールシャッタ3か
ら計測点γ1までの距離は、計測点γ1及びラインL1
上の各受像点で形成される三角形において求められ、ま
た、ピンホールシャッタ3から計測点γ2までの距離
は、計測点γ2及びラインL2上の各受像点で形成され
る三角形において求められることとなるが、このときの
ピンホールシャッタ3からCCD2に至るまでの光経路
の長さは、前記間隔寸法dよりも長いものとなる(図2
の説明では、ピンホール3a,3bを含む水平断面で考
えているため、前記光経路と前記間隔寸法dとが等しく
なっている)。
Aの頂部の計測点γ1と底部の計測点γ2といった高さ
の異なる計測点を測定することを考えた場合、これら計
測点γ1,γ2は、CCD2上においても高さの異なる
像となり、それぞれラインL1,L2上の点として計測
することができる。この場合、ピンホールシャッタ3か
ら計測点γ1までの距離は、計測点γ1及びラインL1
上の各受像点で形成される三角形において求められ、ま
た、ピンホールシャッタ3から計測点γ2までの距離
は、計測点γ2及びラインL2上の各受像点で形成され
る三角形において求められることとなるが、このときの
ピンホールシャッタ3からCCD2に至るまでの光経路
の長さは、前記間隔寸法dよりも長いものとなる(図2
の説明では、ピンホール3a,3bを含む水平断面で考
えているため、前記光経路と前記間隔寸法dとが等しく
なっている)。
【0032】しかしながら、この場合においても、CC
D2上の各受像点高さに応じて前記間隔寸法dを補正す
るか、もしくは、ピンホールシャッタ3として、これを
側面視した場合に各ピンホール3a,3bから等距離な
凹形の受像面を持つCCD(図示せず)を採用すること
で前記間隔寸法dを一定のまま、正確に計測を行うこと
が可能となる。
D2上の各受像点高さに応じて前記間隔寸法dを補正す
るか、もしくは、ピンホールシャッタ3として、これを
側面視した場合に各ピンホール3a,3bから等距離な
凹形の受像面を持つCCD(図示せず)を採用すること
で前記間隔寸法dを一定のまま、正確に計測を行うこと
が可能となる。
【0033】なお、以上の物体情報取得方法では、各被
測定物A〜Cの位置及び三次元立体形状を物体情報とし
て得るものとしているが、これに限らず、その他の用途
にも適用可能である。すなわち、例えば各被測定物A〜
Cそれぞれについて、上述の方法によりピンホールシャ
ッタ3からの距離寸法を取得した後、これら被測定物A
〜Cのうち、前記距離寸法が所定条件を満足するものを
残し、その他を取り除くことで、特定の被測定物を他の
被測定物より選別する、画像三次元分離方法として使用
することが可能である。例えば、各被測定物A〜Cを含
む画像(図1の左下参照)から最もCCDカメラ1に近
いものを他より分離して画像表示したい場合には、上述
の方法によって各被測定物A〜Cまでの距離を測定した
後、CCDカメラ1に一番近い被測定物Aのみを残して
その他の被測定物B,Cを削除することで達成すること
が可能となる。したがって、この方法によれば、特定の
距離寸法に位置する被測定物のみを他の被測定物(背
景)より分離して取り出すことが可能となる。
測定物A〜Cの位置及び三次元立体形状を物体情報とし
て得るものとしているが、これに限らず、その他の用途
にも適用可能である。すなわち、例えば各被測定物A〜
Cそれぞれについて、上述の方法によりピンホールシャ
ッタ3からの距離寸法を取得した後、これら被測定物A
〜Cのうち、前記距離寸法が所定条件を満足するものを
残し、その他を取り除くことで、特定の被測定物を他の
被測定物より選別する、画像三次元分離方法として使用
することが可能である。例えば、各被測定物A〜Cを含
む画像(図1の左下参照)から最もCCDカメラ1に近
いものを他より分離して画像表示したい場合には、上述
の方法によって各被測定物A〜Cまでの距離を測定した
後、CCDカメラ1に一番近い被測定物Aのみを残して
その他の被測定物B,Cを削除することで達成すること
が可能となる。したがって、この方法によれば、特定の
距離寸法に位置する被測定物のみを他の被測定物(背
景)より分離して取り出すことが可能となる。
【0034】また、各被測定物A〜Cが移動物体である
場合には、CCDカメラ1から(ピンホールシャッタ3
から)各被測定物A〜Cまでの距離寸法を時間刻みで求
め、単位時間あたりの前記距離寸法の変化により、各被
測定物A〜Cの奥行き方向の移動速度を求めることも可
能である。この方法によれば、極めて簡単な機器構成で
ありながらも、被測定物の移動速度といった複雑な情報
まで把握することが可能となる。勿論、このようにして
求められた移動速度をさらに時間微分することにより加
速度を求めることも可能である。
場合には、CCDカメラ1から(ピンホールシャッタ3
から)各被測定物A〜Cまでの距離寸法を時間刻みで求
め、単位時間あたりの前記距離寸法の変化により、各被
測定物A〜Cの奥行き方向の移動速度を求めることも可
能である。この方法によれば、極めて簡単な機器構成で
ありながらも、被測定物の移動速度といった複雑な情報
まで把握することが可能となる。勿論、このようにして
求められた移動速度をさらに時間微分することにより加
速度を求めることも可能である。
【0035】以上説明の本実施形態の物体情報取得装置
は、CCDカメラ1に、被測定物A〜Cを撮像するCC
D2と、該CCD2と被測定物A〜Cとの間に位置する
ピンホールシャッタ3とを備え、ピンホールシャッタ3
に、互いに所定間隔eを有する2箇所のピンホール3
a,3bと、これらピンホール3a,3bを排他的に開
閉する前記シャッタとを備えた構成を採用した。そし
て、これを用いた物体情報取得方法は、CCD2及びピ
ンホールシャッタ3を用いて、各ピンホール3a,3b
を通してCCD2上に投影された各画像間の視差sを計
測する視差計測工程と、前記視差s、各ピンホール3
a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッタ3及びC
CD2間の間隔寸法dによって物体情報を求める解析工
程とにより物体情報を取得する方法を採用した。
は、CCDカメラ1に、被測定物A〜Cを撮像するCC
D2と、該CCD2と被測定物A〜Cとの間に位置する
ピンホールシャッタ3とを備え、ピンホールシャッタ3
に、互いに所定間隔eを有する2箇所のピンホール3
a,3bと、これらピンホール3a,3bを排他的に開
閉する前記シャッタとを備えた構成を採用した。そし
て、これを用いた物体情報取得方法は、CCD2及びピ
ンホールシャッタ3を用いて、各ピンホール3a,3b
を通してCCD2上に投影された各画像間の視差sを計
測する視差計測工程と、前記視差s、各ピンホール3
a,3b間の距離寸法e、ピンホールシャッタ3及びC
CD2間の間隔寸法dによって物体情報を求める解析工
程とにより物体情報を取得する方法を採用した。
【0036】上記物体情報取得装置及び物体情報取得方
法によれば、従来のように複数台もの測定器(例えば複
数台のCCDカメラ)を用いずとも、受像面(CCD
2)及びピンホールシャッタ3を備えた少なくとも1台
の測定器(例えばCCDカメラ1など)で測定ができる
ので、測定に要する構成機器数を減らすことが可能とな
る。これにより、少ない構成機器でなおかつ手間がかか
らず容易に被測定物A〜Cの位置等の物体情報を取得す
ることが可能となる。また、従来と比較した場合、本発
明の物体情報取得装置及び物体情報取得方法は、装置
(例えばCCDカメラ1)の配置精度に対して高い配置
精度が要求されない点からも、手間がかからず容易に物
体情報を取得することが可能となっている。さらには、
従来では同時に測定できる被測定物が1体のみに限られ
たり、三次元立体形状までは求めるのが困難であったの
に対して、本発明では、同時に多数の被測定物を測定で
きたり、それぞれの三次元立体形状まで取得することが
可能という極めて優れたものとなってる。
法によれば、従来のように複数台もの測定器(例えば複
数台のCCDカメラ)を用いずとも、受像面(CCD
2)及びピンホールシャッタ3を備えた少なくとも1台
の測定器(例えばCCDカメラ1など)で測定ができる
ので、測定に要する構成機器数を減らすことが可能とな
る。これにより、少ない構成機器でなおかつ手間がかか
らず容易に被測定物A〜Cの位置等の物体情報を取得す
ることが可能となる。また、従来と比較した場合、本発
明の物体情報取得装置及び物体情報取得方法は、装置
(例えばCCDカメラ1)の配置精度に対して高い配置
精度が要求されない点からも、手間がかからず容易に物
体情報を取得することが可能となっている。さらには、
従来では同時に測定できる被測定物が1体のみに限られ
たり、三次元立体形状までは求めるのが困難であったの
に対して、本発明では、同時に多数の被測定物を測定で
きたり、それぞれの三次元立体形状まで取得することが
可能という極めて優れたものとなってる。
【0037】また、本実施形態の物体情報取得方法は、
視差をs、各ピンホール3a,3b間の距離寸法をe、
ピンホールシャッタ3及びCCD2間の間隔寸法をdと
した場合に、ピンホールシャッタ3から被測定物A〜C
までの距離寸法xを、x=e・d/(s−e)の数式よ
り算出する方法を採用した。この方法によれば、単純な
計算処理にて被測定物A〜Cの位置を正確に求めること
が可能となる。
視差をs、各ピンホール3a,3b間の距離寸法をe、
ピンホールシャッタ3及びCCD2間の間隔寸法をdと
した場合に、ピンホールシャッタ3から被測定物A〜C
までの距離寸法xを、x=e・d/(s−e)の数式よ
り算出する方法を採用した。この方法によれば、単純な
計算処理にて被測定物A〜Cの位置を正確に求めること
が可能となる。
【0038】また、本実施形態の物体情報取得方法は、
被測定物A〜Cまでの距離寸法を、この被測定物A〜C
の外表面に沿った各測定点毎に求めることで、被測定物
A〜Cの三次元立体形状を取得する方法も採用可能とし
ている。この方法によれば、ピンホールシャッタ3と受
像面(CCD2)という極めて簡単な機器構成でありな
がらも、被測定物A〜Cの三次元立体形状といった複雑
な情報まで把握することが可能となる。
被測定物A〜Cまでの距離寸法を、この被測定物A〜C
の外表面に沿った各測定点毎に求めることで、被測定物
A〜Cの三次元立体形状を取得する方法も採用可能とし
ている。この方法によれば、ピンホールシャッタ3と受
像面(CCD2)という極めて簡単な機器構成でありな
がらも、被測定物A〜Cの三次元立体形状といった複雑
な情報まで把握することが可能となる。
【0039】なお、以上説明の本実施形態の物体情報取
得方法及び物体情報取得装置では、ピンホールシャッタ
3には2箇所のピンホール3a,3bを形成するものと
したが、これに限らず、3箇所以上設けてこれらを排他
的に開閉させる構成及び方法も採用可能である。
得方法及び物体情報取得装置では、ピンホールシャッタ
3には2箇所のピンホール3a,3bを形成するものと
したが、これに限らず、3箇所以上設けてこれらを排他
的に開閉させる構成及び方法も採用可能である。
【0040】また、本実施形態では、光透過部としてピ
ンホール3a,3bを有するピンホールシャッタ3を採
用したが、これに限らず、例えば図5に示すように、光
透過部として一対のレンズ3c,3dと、これらレンズ
3c,3dそれぞれを通る光を遮断または許可する一対
のシャッタ3e,3fとを有するレンズ付きシャッタ3
Aを採用することも可能である。この場合においても、
その測定方法は上記実施形態と同様である。この変形例
は、レンズ3c,3dを採用している関係上、前記ピン
ホール3a,3bを採用する場合よりも集光率が良くな
るので、暗い場所での測定に適している。
ンホール3a,3bを有するピンホールシャッタ3を採
用したが、これに限らず、例えば図5に示すように、光
透過部として一対のレンズ3c,3dと、これらレンズ
3c,3dそれぞれを通る光を遮断または許可する一対
のシャッタ3e,3fとを有するレンズ付きシャッタ3
Aを採用することも可能である。この場合においても、
その測定方法は上記実施形態と同様である。この変形例
は、レンズ3c,3dを採用している関係上、前記ピン
ホール3a,3bを採用する場合よりも集光率が良くな
るので、暗い場所での測定に適している。
【0041】また、上記実施形態では、CCD2は被測
定物からの受光を直線的に行うものとしたが、これに限
らず、例えば図6の変形例に示す構成も可能である。す
なわち、この変形例では、各ピンホール3a,3b(光
透過部)及びCCD2(受像面)間に、これらピンホー
ル3a,3bからCCD2に向かう光経路Lを複数回折
曲させる複数枚の反射鏡5(光経路折曲体)を設けるこ
とにより、この光経路Lを延長する構成を採用してい
る。なお、同図では、説明のためにピンホール3b側を
通る光経路Lのみを図示している。
定物からの受光を直線的に行うものとしたが、これに限
らず、例えば図6の変形例に示す構成も可能である。す
なわち、この変形例では、各ピンホール3a,3b(光
透過部)及びCCD2(受像面)間に、これらピンホー
ル3a,3bからCCD2に向かう光経路Lを複数回折
曲させる複数枚の反射鏡5(光経路折曲体)を設けるこ
とにより、この光経路Lを延長する構成を採用してい
る。なお、同図では、説明のためにピンホール3b側を
通る光経路Lのみを図示している。
【0042】この変形例によれば、各ピンホール3a,
3bからCCD2に向かう光は、各反射鏡5によりその
光経路Lが折曲され、直線的にCCD2に達する場合に
比較して光経路Lを長くすることができる。例えば被測
定物上のポイントαまでの距離xを求めることを考えた
場合、ピンホール3a,3b間の距離寸法をe、これら
ピンホール3a,3bからCCD2までの距離寸法を
d、受像面上における視差をs(図示せず)とすると、
前記距離xは、上記数式(4)により求めることができ
る。このとき、本変形例のように光経路Lを延長するこ
とにより、距離寸法dを見かけ上、長くすることができ
るようになる。したがって、各光経路Lを折曲させない
場合に比較して前記視差sを大きくとれるので、測定精
度の向上を得ることが可能となる。なお、この場合にお
いても、各ピンホール3a,3bの代わりに前記レンズ
3c,3dを備えた前記レンズ付きシャッタ3Aを用い
ることも可能である。
3bからCCD2に向かう光は、各反射鏡5によりその
光経路Lが折曲され、直線的にCCD2に達する場合に
比較して光経路Lを長くすることができる。例えば被測
定物上のポイントαまでの距離xを求めることを考えた
場合、ピンホール3a,3b間の距離寸法をe、これら
ピンホール3a,3bからCCD2までの距離寸法を
d、受像面上における視差をs(図示せず)とすると、
前記距離xは、上記数式(4)により求めることができ
る。このとき、本変形例のように光経路Lを延長するこ
とにより、距離寸法dを見かけ上、長くすることができ
るようになる。したがって、各光経路Lを折曲させない
場合に比較して前記視差sを大きくとれるので、測定精
度の向上を得ることが可能となる。なお、この場合にお
いても、各ピンホール3a,3bの代わりに前記レンズ
3c,3dを備えた前記レンズ付きシャッタ3Aを用い
ることも可能である。
【0043】また、上記実施形態及びその各種変形例で
は、1枚のCCD2を用いるものとしたが、これに限ら
ず、1枚のCCD2(受像面)を複数枚のCCDに分割
する構成(図示省略)も採用可能である。前記視差sの
拡大による測定精度の向上を考えた場合、CCDを1面
で構成する場合に比較して、本変形例のようにCCD2
を複数分割して互いに離間させて測定した方が、広い視
差sを比較的狭い面積のCCDでカバーすることができ
るようになる(この場合、シャッタを排他的に動作させ
る必要はない)。したがって、比較的小さなCCDを採
用できるようになるので、装置コストを安価に抑えるこ
とが可能となる。
は、1枚のCCD2を用いるものとしたが、これに限ら
ず、1枚のCCD2(受像面)を複数枚のCCDに分割
する構成(図示省略)も採用可能である。前記視差sの
拡大による測定精度の向上を考えた場合、CCDを1面
で構成する場合に比較して、本変形例のようにCCD2
を複数分割して互いに離間させて測定した方が、広い視
差sを比較的狭い面積のCCDでカバーすることができ
るようになる(この場合、シャッタを排他的に動作させ
る必要はない)。したがって、比較的小さなCCDを採
用できるようになるので、装置コストを安価に抑えるこ
とが可能となる。
【0044】
【発明の効果】本発明の請求項1に記載の物体情報取得
方法は、受像面及び光透過部及びシャッタを用いて、各
光透過部を通して受像面上に投影された各画像間の視差
を計測する視差計測工程と、前記視差、各光透過部間の
距離寸法、光透過部及び受像面間の間隔寸法により物体
情報を求める解析工程とにより、物体情報を取得する方
法を採用した。この方法によれば、従来のように複数台
の測定器を用いずとも、受像面及び光透過部及びシャッ
タを備えた少なくとも1台の測定器で測定ができるの
で、測定に要する構成機器数を減らすことが可能とな
る。これにより、少ない構成機器でなおかつ手間がかか
らず容易に被測定物の位置等の物体情報を取得すること
が可能となる。
方法は、受像面及び光透過部及びシャッタを用いて、各
光透過部を通して受像面上に投影された各画像間の視差
を計測する視差計測工程と、前記視差、各光透過部間の
距離寸法、光透過部及び受像面間の間隔寸法により物体
情報を求める解析工程とにより、物体情報を取得する方
法を採用した。この方法によれば、従来のように複数台
の測定器を用いずとも、受像面及び光透過部及びシャッ
タを備えた少なくとも1台の測定器で測定ができるの
で、測定に要する構成機器数を減らすことが可能とな
る。これにより、少ない構成機器でなおかつ手間がかか
らず容易に被測定物の位置等の物体情報を取得すること
が可能となる。
【0045】また、請求項2に記載の物体情報取得方法
は、視差をs、各光透過部間の距離寸法をe、各光透過
部及び受像面間の間隔寸法をdとした場合に、各光透過
部から被測定物までの距離寸法xを、x=e・d/(s
−e)の数式により算出する方法を採用した。この方法
によれば、単純な計算処理にて被測定物の位置を正確に
求めることが可能となる。
は、視差をs、各光透過部間の距離寸法をe、各光透過
部及び受像面間の間隔寸法をdとした場合に、各光透過
部から被測定物までの距離寸法xを、x=e・d/(s
−e)の数式により算出する方法を採用した。この方法
によれば、単純な計算処理にて被測定物の位置を正確に
求めることが可能となる。
【0046】また、請求項3に記載の物体情報取得方法
は、複数の被測定物それぞれについて距離寸法を取得し
た後、これら被測定物のうち、距離寸法が所定条件を満
足するものを残し、その他を取り除くことで、特定の被
測定物を他の被測定物より選別する方法を採用した。こ
の方法によれば、特定の距離寸法に位置する被測定物の
みを他の被測定物(背景)より分離して取り出すことが
可能となる。
は、複数の被測定物それぞれについて距離寸法を取得し
た後、これら被測定物のうち、距離寸法が所定条件を満
足するものを残し、その他を取り除くことで、特定の被
測定物を他の被測定物より選別する方法を採用した。こ
の方法によれば、特定の距離寸法に位置する被測定物の
みを他の被測定物(背景)より分離して取り出すことが
可能となる。
【0047】また、請求項4に記載の物体情報取得方法
は、被測定物までの距離寸法を、この被測定物の外表面
に沿った各点毎に求めることで、被測定物の三次元立体
形状を取得する方法を採用した。この方法によれば、極
めて簡単な機器構成でありながらも、被測定物の三次元
立体形状といった複雑な情報まで把握することが可能と
なる。
は、被測定物までの距離寸法を、この被測定物の外表面
に沿った各点毎に求めることで、被測定物の三次元立体
形状を取得する方法を採用した。この方法によれば、極
めて簡単な機器構成でありながらも、被測定物の三次元
立体形状といった複雑な情報まで把握することが可能と
なる。
【0048】また、請求項5に記載の物体情報取得方法
は、被測定物までの距離寸法を時間刻みで求め、単位時
間あたりの距離寸法の変化により被測定物の移動速度を
求める方法を採用した。この方法によれば、極めて簡単
な機器構成でありながらも、被測定物の移動速度といっ
た複雑な情報まで把握することが可能となる。
は、被測定物までの距離寸法を時間刻みで求め、単位時
間あたりの距離寸法の変化により被測定物の移動速度を
求める方法を採用した。この方法によれば、極めて簡単
な機器構成でありながらも、被測定物の移動速度といっ
た複雑な情報まで把握することが可能となる。
【0049】本発明の請求項6に記載の物体情報取得方
法は、各光透過部及び受像面間の各光経路をそれぞれ折
曲させて延長する方法を採用した。この方法によれば、
各光経路を折曲させない場合に比較して視差を大きくと
れるので、測定精度の向上を得ることが可能となる。
法は、各光透過部及び受像面間の各光経路をそれぞれ折
曲させて延長する方法を採用した。この方法によれば、
各光経路を折曲させない場合に比較して視差を大きくと
れるので、測定精度の向上を得ることが可能となる。
【0050】本発明の請求項7に記載の物体情報取得方
法は、受像面を複数に分割する方法を採用した。視差の
拡大による測定精度の向上を考えた場合、受像面を1面
で構成する場合に比較して、本発明のように受像面を複
数分割して互いに離間させた方が、広い視差を比較的狭
い受像面でカバーすることが可能となる。
法は、受像面を複数に分割する方法を採用した。視差の
拡大による測定精度の向上を考えた場合、受像面を1面
で構成する場合に比較して、本発明のように受像面を複
数分割して互いに離間させた方が、広い視差を比較的狭
い受像面でカバーすることが可能となる。
【0051】本発明の請求項8に記載の物体情報取得装
置は、被測定物を撮像する受像面と、該受像面及び前記
被測定物間に位置する少なくとも2箇所の光透過部と、
これら光透過部それぞれを通過する光を遮断または許可
するシャッタとを備えた構成を採用した。この構成によ
れば、上記請求項1と同様の効果を得ることが可能とな
る。すなわち、従来のように複数台の測定器を用いずと
も、受像面及び光透過部及びシャッタを備えた少なくと
も1台の測定器で測定ができるので、測定に要する構成
機器数を減らすことが可能となる。これにより、少ない
構成機器でなおかつ手間がかからず容易に被測定物の位
置等の物体情報を取得することが可能となる。
置は、被測定物を撮像する受像面と、該受像面及び前記
被測定物間に位置する少なくとも2箇所の光透過部と、
これら光透過部それぞれを通過する光を遮断または許可
するシャッタとを備えた構成を採用した。この構成によ
れば、上記請求項1と同様の効果を得ることが可能とな
る。すなわち、従来のように複数台の測定器を用いずと
も、受像面及び光透過部及びシャッタを備えた少なくと
も1台の測定器で測定ができるので、測定に要する構成
機器数を減らすことが可能となる。これにより、少ない
構成機器でなおかつ手間がかからず容易に被測定物の位
置等の物体情報を取得することが可能となる。
【0052】本発明の請求項9に記載の物体情報取得装
置は、各光透過部及び受像面間に、光経路を折曲させる
光経路折曲体を設ける構成を採用した。この構成によれ
ば、各光経路を折曲させない場合に比較して視差を大き
くとれるので、測定精度の向上を得ることが可能とな
る。
置は、各光透過部及び受像面間に、光経路を折曲させる
光経路折曲体を設ける構成を採用した。この構成によれ
ば、各光経路を折曲させない場合に比較して視差を大き
くとれるので、測定精度の向上を得ることが可能とな
る。
【0053】本発明の請求項10に記載の物体情報取得
装置は、その受像面が複数分割されている構成を採用し
た。視差の拡大による測定精度の向上を考えた場合、受
像面を1面で構成する場合に比較して、本発明のように
受像面を複数分割して互いに離間させた方が、広い視差
を比較的狭い受像面でカバーすることができる。したが
って、例えば受像面としてCCDを採用した場合、比較
的小さなCCDを使用できるようになるので、装置コス
トを安価に抑えることが可能となる。
装置は、その受像面が複数分割されている構成を採用し
た。視差の拡大による測定精度の向上を考えた場合、受
像面を1面で構成する場合に比較して、本発明のように
受像面を複数分割して互いに離間させた方が、広い視差
を比較的狭い受像面でカバーすることができる。したが
って、例えば受像面としてCCDを採用した場合、比較
的小さなCCDを使用できるようになるので、装置コス
トを安価に抑えることが可能となる。
【図1】 本発明の物体情報取得方法を適用した物体情
報取得装置の一実施形態を示す説明図である。
報取得装置の一実施形態を示す説明図である。
【図2】 同物体情報取得方法の原理を説明する図であ
り、ピンホールシャッタの両ピンホールを含む水平断面
で見た場合の視図である。
り、ピンホールシャッタの両ピンホールを含む水平断面
で見た場合の視図である。
【図3】 同物体情報取得方法の原理を説明する図であ
り、ピンホールシャッタの両ピンホールを含む水平断面
で見た場合の視図である。
り、ピンホールシャッタの両ピンホールを含む水平断面
で見た場合の視図である。
【図4】 同物体情報取得方法の原理を説明する斜視図
である。
である。
【図5】 同物体情報取得方法を適用した同物体情報取
得装置のピンホールシャッタの代わりに、レンズ及びシ
ャッタを採用した場合の変形例であり、両レンズを含む
水平断面で見た場合の視図である。
得装置のピンホールシャッタの代わりに、レンズ及びシ
ャッタを採用した場合の変形例であり、両レンズを含む
水平断面で見た場合の視図である。
【図6】 同物体情報取得方法を適用した同物体情報取
得装置に、光経路折曲体を採用した場合の変形例であ
り、両ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図であ
る。
得装置に、光経路折曲体を採用した場合の変形例であ
り、両ピンホールを含む水平断面で見た場合の視図であ
る。
2・・・CCD(受像面) 3a,3b,3c,3d・・・ピンホール,レンズ(光透
過部) 3e,3f・・・シャッタ 5・・・反射鏡(光経路折曲体) A,B,C・・・被測定物 d・・・光透過部及び受像面間の間隔寸法 e・・・各光透過部間の距離寸法 L・・・光経路 x・・・各光透過部から被測定物までの距離寸法
過部) 3e,3f・・・シャッタ 5・・・反射鏡(光経路折曲体) A,B,C・・・被測定物 d・・・光透過部及び受像面間の間隔寸法 e・・・各光透過部間の距離寸法 L・・・光経路 x・・・各光透過部から被測定物までの距離寸法
Claims (10)
- 【請求項1】 被測定物を撮像する受像面と、該受像
面及び前記被測定物間に位置する少なくとも2箇所の光
透過部と、これら光透過部それぞれを通過する光を遮断
または許可するシャッタとを用いて前記被測定物の位置
や形状等の物体情報を取得する方法であって、 前記各光透過部を通して前記受像面上に投影された各画
像間の視差を計測する視差計測工程と、 前記視差、前記各光透過部間の距離寸法、前記光透過部
及び前記受像面間の間隔寸法により前記物体情報を求め
る解析工程とを有することを特徴とする物体情報取得方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の物体情報取得方法に
おいて、 前記視差をs、前記各光透過部間の距離寸法をe、前記
各光透過部及び前記受像面間の間隔寸法をdとした場合
に、前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法x
を、 x=e・d/(s−e) の数式により算出することを特徴とする物体情報取得方
法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の物体情報取
得方法において、 複数の前記被測定物それぞれについて、前記各光透過部
から前記被測定物までの距離寸法を取得した後、 これら被測定物のうち、前記距離寸法が所定条件を満足
するものを残し、その他を取り除くことで、特定の被測
定物を他の被測定物より選別することを特徴とする物体
情報取得方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載の物体情
報取得方法において、 前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法を、前
記被測定物の外表面に沿った各点毎に求めることで、前
記被測定物の三次元立体形状を取得することを特徴とす
る物体情報取得方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかに記載の物体情
報取得方法において、 前記各光透過部から前記被測定物までの距離寸法を時間
刻みで求め、単位時間あたりの前記距離寸法の変化によ
り前記被測定物の移動速度を求めることを特徴とする物
体情報取得方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載の物体情
報取得方法において、 前記各光透過部及び前記受像面間の各光経路をそれぞれ
折曲させ、前記各光経路を延長させることを特徴とする
物体情報取得方法。 - 【請求項7】 請求項1〜6の何れかに記載の物体情
報取得方法において、 前記受像面を複数に分割することを特徴とする物体情報
取得方法。 - 【請求項8】 被測定物を撮像して前記被測定物の位
置や形状等の物体情報を取得する装置であって、 前記被測定物を撮像する受像面と、該受像面及び前記被
測定物間に位置する少なくとも2箇所の光透過部と、こ
れら光透過部それぞれを通過する光を遮断または許可す
るシャッタとが備えられていることを特徴とする物体情
報取得装置。 - 【請求項9】 請求項7に記載の物体情報取得装置に
おいて、 前記各光透過部及び前記受像面間には、これら光透過部
から受像面に向かう光経路を折曲させる光経路折曲体が
設けられていることを特徴とする物体情報取得装置。 - 【請求項10】 請求項8または9に記載の物体情報
取得装置において、 前記受像面は、複数に分割されていることを特徴とする
物体情報取得装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001181453A JP2002372411A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | 物体情報取得方法および物体情報取得装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001181453A JP2002372411A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | 物体情報取得方法および物体情報取得装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002372411A true JP2002372411A (ja) | 2002-12-26 |
Family
ID=19021722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001181453A Withdrawn JP2002372411A (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | 物体情報取得方法および物体情報取得装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002372411A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101975560A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种面阵ccd靶面与安装定位面平行度的光学检测方法 |
CN102175148A (zh) * | 2011-01-25 | 2011-09-07 | 余韵致 | 基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置 |
-
2001
- 2001-06-15 JP JP2001181453A patent/JP2002372411A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101975560A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种面阵ccd靶面与安装定位面平行度的光学检测方法 |
CN102175148A (zh) * | 2011-01-25 | 2011-09-07 | 余韵致 | 基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |