JP2004220510A - 三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマーク - Google Patents
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Abstract
【課題】ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマークを提供する。
【解決手段】測定部２は配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得するとともに、測定対象の二次元画像を取得し、ターゲットマーク識別部５１１は二次元画像におけるターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、位置特定部５１２はターゲットマークの二次元画像における位置を特定し、三次元データ合成部５１３は三次元データにおけるターゲットマークの位置と、測定部２とは異なる視点である測定部２’から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する。
【選択図】 図３
【解決手段】測定部２は配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得するとともに、測定対象の二次元画像を取得し、ターゲットマーク識別部５１１は二次元画像におけるターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、位置特定部５１２はターゲットマークの二次元画像における位置を特定し、三次元データ合成部５１３は三次元データにおけるターゲットマークの位置と、測定部２とは異なる視点である測定部２’から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象の三次元形状を測定する三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体の三次元形状を測定する三次元形状測定装置が知られている。
三次元形状測定装置では、複数の視点から測定対象の三次元形状を測定することで、得られた複数の視点における三次元データを合成することによって、全ての方向から見ることが可能な測定対象の三次元形状を再現している。
【０００３】
また、モーションキャプチャ等の技術では、測定対象に複数のターゲットマークを付着させ、この複数のターゲットマークが付着された測定対象を複数のカメラにより撮影し、得られた複数の三次元データのターゲットマークの位置を合わせることによって、移動する測定対象の三次元形状を再現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５１６１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ターゲットマークを三次元形状測定装置における三次元データの合成に用いた場合、複数の視点において取得された三次元データのターゲットマークを個々に識別し、識別されたターゲットマークの位置をそれぞれ合わせることによって、複数の視点において取得された三次元データが合成されるため、多数の異なるパターンのターゲットマークが必要となる。しかしながら、上記モーションキャプチャの技術に用いられているターゲットマークは、配色の異なる単色である。そのため、このような単色のターゲットマークを三次元形状測定装置における三次元データの合成に用いた場合、各ターゲットマークの色相が近似してしまい、ターゲットマークを個々に識別することが困難となる。したがって、単色のターゲットマークではパターン数に限界があり、複数の三次元データの合成が困難となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマークを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る三次元形状測定装置は、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得する三次元データ取得手段と、前記三次元データ取得手段と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得する二次元画像取得手段と、前記二次元画像取得手段によって取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する識別手段と、前記識別手段によって個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段によって特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を三次元データ取得手段によって取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する三次元データ合成手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
【０００９】
したがって、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る三次元形状測定方法は、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得し、前記三次元データを取得した位置と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得し、取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定し、特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する。
【００１１】
この構成によれば、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
【００１２】
したがって、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００１３】
また、本発明に係るターゲットマークは、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークであって、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されている。
【００１４】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークが、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００１５】
また、上記のターゲットマークにおいて、前記各領域は、それぞれ異なる色相で配色されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマークの各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれる複数のターゲットマークを容易に識別することができる。
【００１７】
また、上記のターゲットマークにおいて、前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称形であることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークの外形形状が非回転対称形であるため、さらにターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態である三次元形状測定装置について説明する。図１は、本実施形態における三次元形状測定装置の外観を示す斜視図である。
【００２１】
三次元形状測定装置１は、測定対象３０に関する三次元形状を第１の視点から測定するとともに二次元画像を第１の視点から撮像する測定部（三次元データ取得手段及び二次元画像取得手段に相当する）２と、測定対象３０に関する三次元形状を第２の視点から測定するとともに二次元画像を第２の視点から撮像する測定部２’と、測定開始の指示や設定データ等を入力するための入力部３と、測定結果等を表示するための表示部４と、測定部２によって測定された各データを処理するデータ処理部５とから構成されている。ここで、図１における測定部２’は、測定部２と同一のものであり、第１の視点から測定対象３０を測定する測定部２を第２の視点から測定する位置に移動させることによって測定部２’として機能する。
【００２２】
図１における測定対象３０は、例えば車であり、表面には複数のターゲットマーク３１〜３７が配置されている。図２は、本実施の形態におけるターゲットマークの一例を示す図である。ターゲットマーク３１〜３７は、第１の視点において測定された測定対象３０の三次元データと第２の視点において測定された測定対象３０の三次元データとを合成する場合における位置決めに用いられる。なお、以下の説明では、ターゲットマーク３１〜３７のうちのターゲットマーク３１の構成についてのみ説明するが、他のターゲットマーク３２〜３７についても同様の構成である。ターゲットマーク３１は、複数の領域に分割され、中心部分の中心領域３１１と、中心領域を囲む少なくとも１の周囲領域３１２とで構成されている。本実施の形態において、中心領域３１１と周囲領域３１２とは同心円状であり、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする１２０度ずつの３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃに分割されている。ターゲットマーク３１に中心領域３１１を設けることによって、中心領域３１１の色が測定対象３０の色から明確に分断された状態となりターゲットマークの個別の識別が容易となる。特に、ターゲットマーク３１の背景における測定対象３０の色と中心領域３１１の色とが同色であったとしても、周囲領域３１２の色が測定対象３０の色と中心領域３１１の色とは異なる色であるので、ターゲットマーク３１を容易に識別することができる。
【００２３】
なお、本実施形態において、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする１２０度ずつの３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃに分割しているが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、中心領域３１１の中心点を通る直線で周囲領域３１２を２つの領域に分割し、さらに一方の領域を中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの大きさについては特に限定されない。また、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度、９０度、１８０度の３つの領域に分割してもよい。また、ターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。例えば、中心領域３１１が四角形状である場合、四角形の対角線の交点を求めることによって中心点を容易に検出することができる。
【００２４】
ターゲットマーク３１の各領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃは、それぞれ異なる色相の有彩色で配色し、例えば、中心領域３１１はピンク色に配色され、領域３１２ａは赤色に配色され、領域３１２ｂは緑色に配色され、領域３１２ｃは黄色に配色する。なお、領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの配色パターンは上記に限らず、領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃをそれぞれ異なる色で配色すればよい。特に、各色の判別が容易となる観点から、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかで配色するのが好ましい。
また、ターゲットマーク３１の各領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃは、測定対象３０と色相が近似する色を用いずに配色することが好ましい。また、１の測定対象３０に配置する複数のターゲットマークは、それぞれ中心領域３１１を１つの色で統一し、領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃをそれぞれ異なる配色パターンにすることが好ましい。また、ターゲットマーク３１に配色される色の彩度を高くすることが好ましい。これは、ターゲットマークの識別が、配色パターンに基づいて行われるためであり、彩度が低い場合、ターゲットマークの色の識別が困難となるためである。
【００２５】
図３は、本実施形態における三次元形状測定装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００２６】
測定部２は、帯状の光束を測定対象３０に向けて投光する投光部１１と、測定対象３０からの反射光を受光する受光部１２と、データ等を記憶する記憶部１３と、測定部２の全体を制御する制御部１４と、受光部１２における測定結果に基づいて測定対象の形状をあらわす測定データを演算する演算部１５と、データ処理部５とデータの入出力を行う入出力部１６とで構成される。なお、本実施の形態における測定部２は、帯状の光束で測定対象をスキャンすることによって非接触で測定対象の三次元形状を測定する光切断方式を用いているが、本発明は特にこれに限定されず、他の三次元形状を測定する方式、例えば、ステレオ方式、スポット光方式、空間コード化方式等を用いて測定対象の三次元形状を測定してもよい。
【００２７】
投光部１１は、光源からのレーザ光を断面が帯状（スリット状）の光束（以下、帯状光束とする）Ｌ（図１参照）となるように変換し、ガルバノミラー等の走査部を用いて所定の走査方向に走査させ、測定対象３０をスキャンする。なお、本実施の形態では、投光部１１の走査方向は、測定対象３０の上方から下方（図１における−ｘ方向）であるが、本発明は特にこれに限定されず、測定対象３０の下方から上方（図１におけるｘ方向）、測定対象３０の左方から右方（図１におけるｙ方向）、測定対象３０の右方から左方（図１における−ｙ方向）でもよい。
【００２８】
受光部１２は、投光部１１から照射される帯状光束が測定対象３０によって反射した反射光を受光する。なお、受光部１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はフォトダイオード等の光電変換素子が複数個二次元的に並べて配置されて構成されている。
【００２９】
投光部１１と受光部１２とは、所定の基線長を有して配置され、基線長方向は帯状光束の走査方向に一致するように構成されている。このように構成することによって、投光部１１と受光部１２との位置から三角測量法を用いて測定対象３０の表面形状に関する三次元データが得られる。すなわち、三次元データは、測定対象３０の表面上における各点の位置座標であり、表面上の各点は、例えば、測定精度に応じた間隔で格子状（メッシュ状）に設定される。
【００３０】
また、受光部１２は、測定対象３０の像を二次元の画像として素子上に結像させることによって光電変換された電荷像を形成する。すなわち、受光部１２は、投光部１１から照射される帯状光束Ｌが測定対象３０によって反射した反射光を受光するとともに、測定対象３０の二次元画像を撮像する。このように、同一の受光部１２によって、測定対象の三次元データと二次元画像とを取得することができる。
【００３１】
記憶部１３は、各視点における測定対象３０の三次元形状を三次元データとして記憶するとともに、各視点における測定対象３０の二次元画像を二次元画像として記憶する。
【００３２】
入出力部１６は、データ処理部５から出力される測定部を制御するための制御信号が入力され、記憶部１３に記憶されている三次元データ及び二次元画像をデータ処理部５に出力する。
【００３３】
データ処理部５は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成され、制御部５１と、記憶部５２と、外部記憶装置５３と、測定部２とデータの入出力を行う入出力部５４とで構成される。
【００３４】
制御部５１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）で構成され、ターゲットマーク識別部（識別手段に相当する）５１１、位置特定部（位置特定手段に相当する）５１２及び三次元データ合成部（三次元データ合成手段に相当する）５１３を備えて構成される。
【００３５】
ターゲットマーク識別部５１１は、測定部２から出力される二次元画像におけるターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する。ターゲットマークには、その配色パターンに応じてあらかじめ個別ＩＤ（識別情報）が対応付けられており、個別ＩＤによって二次元画像に含まれる複数のターゲットマークが個別に認識される。
【００３６】
位置特定部５１２は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を中心領域３１１に基づいて特定する。二次元画像におけるターゲットマークの位置は、ｘｙ平面上の座標値で表され、ターゲットマークの中心領域３１１の中心点がターゲットマークの二次元画像における位置となる。なお、本実施の形態において、ターゲットマークの中心領域３１１は円形状であるため、中心点の座標は容易に算出することができる。また、中心点を特定することができない場合、ターゲットマークの各周囲領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの境界線を延長し、境界線を延長した延長線が交わる交点をターゲットマークの中心点としてもよい。
【００３７】
三次元データ合成部５１３は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を三次元データに投影することによって、三次元データと二次元画像とを比較し、二次元画像におけるターゲットマークの位置に対応する三次元データのターゲットマークの位置を特定し、第１の視点の測定部２によって測定された三次元データのターゲットマークの位置と、第２の視点の測定部２’によって測定された三次元データのターゲットマーク位置とが一致するように三次元データを合成する。
【００３８】
記憶部５２は、各視点における三次元データを合成するための変換パラメータを記憶している。変換パラメータは、測定部２で測定された三次元データと測定部２’で測定された三次元データとを同じ座標系で合成するためのパラメータ（行列式）である。本実施の形態では、測定部２で測定された三次元データのローカル座標系をワールド座標系とし、測定部２’で測定された三次元データのローカル座標系を変換パラメータを用いて同じワールド座標系に座標変換する。これにより、複数の視点から測定された三次元データを同一の座標系で表すことができる。
【００３９】
外部記憶装置５３は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）で構成され、あらかじめ設定されたデータ等を含む制御部５１の制御プログラム等を記憶している。
なお、制御プログラムが、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている場合、外部記憶装置５３は、記録媒体を駆動する記録媒体ドライブで構成される。
【００４０】
入力部３は、例えばキーボードやマウス等で構成される。表示部４は、例えばＣＲＴ又は液晶表示装置等のモニタ等で構成され、第１の視点における三次元データと第２の視点における三次元データとが合成された測定対象の三次元形状を表現する画像が表示される。
【００４１】
図４は、第１の視点において測定される二次元画像の一例を示す図であり、図５は、第２の視点において測定される二次元画像の一例を示す図であり、図６は、第１の視点において測定される二次元画像と、第２の視点において測定される二次元画像とを合成した合成画像の一例を示す図である。
【００４２】
図４に示すように、第１の視点における測定部２から得られる測定対象３０の二次元画像４０には、測定対象３０の表面に配置された６つのターゲットマーク３１〜３６が含まれている。また、図５に示すように、第２の視点における測定部２’から得られる測定対象３０の二次元画像５０には、測定対象３０の表面に配置された６つのターゲットマーク３１，３３〜３７が含まれている。図４に示すターゲットマーク３１，３３，３４，３５と、図５に示すターゲットマーク３１，３３，３４，３５とは、同じ配色パターンのターゲットマークであり、後述の手順により、第１の視点において測定される二次元画像４０のターゲットマークの位置と、第２の視点において測定される二次元画像５０のターゲットマークの位置とを合わせることによって、図６に示すような測定対象３０の全体画像６０を得ることができる。
【００４３】
なお、第１の視点における測定部２から得られる二次元画像４０に含まれるターゲットマークと、第２の視点における測定部２’から得られる二次元画像５０に含まれるターゲットマークとは、少なくとも３つ以上同じターゲットマークが互いに含まれていることが好ましい。すなわち、第２の視点とは、第１の視点におけるターゲットマークが少なくとも３つ以上含まれる位置からの視点である。
これは、二次元画像４０と二次元画像５０とに含まれるターゲットマークが２つである場合、測定対象３０の三次元空間内におけるｚ方向の位置を特定することができないためである。
【００４４】
また、ターゲットマーク識別部５１１は、ターゲットマークの相対的な位置関係に応じて個々に識別してもよい。例えば、第１の視点における二次元画像４０と第２の視点における二次元画像５０との両画像に含まれるターゲットマーク３４とターゲットマーク３５とを、測定対象３０上にそれぞれターゲットマークの中心点を軸とする所定の方向に互いに異なる角度で回転させて配置することで、同じ配色パターンであっても２つのターゲットマーク３４とターゲットマーク３５とを個別に認識することができ、この２つのターゲットマーク３４，３５の配置から他のターゲットマークを認識することができる。すなわち、二次元画像に含まれるターゲットマークの相対的な位置関係に応じてターゲットマークを個々に識別することによって、同じ配色パターンのターゲットマークを用いることができ、ターゲットマークのパターン数を増やすことができる。
【００４５】
図７は、図３に示すデータ処理部による複数の視点から測定された三次元データの位置を合わせる位置合わせ処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７に示す位置合わせ処理は、制御部５１等が外部記憶装置５３に記憶されている制御プログラム等を実行することによって行われる処理である。
【００４６】
ステップＳ１において、制御部５１は、第１の視点の測定部２において測定された三次元データと二次元画像（テクスチャイメージ）とを取得する。三次元データには、所定の座標系で定義される三次元空間内における測定対象３０を構成する複数のポリゴンに関するデータが含まれる。
【００４７】
ステップＳ２において、制御部５１は、二次元画像よりターゲットマークの個別ＩＤを識別し、二次元画像におけるターゲットマークの位置を特定する。すなわち、制御部５１は、測定対象３０を撮像した二次元画像に含まれるターゲットマークの配色パターンと、あらかじめ対応付けられているターゲットマークの配色パターンとが一致した場合、当該ターゲットマークに対応付けられている個別ＩＤを取得することによって、それぞれのターゲットマークを個別に認識する。
また、制御部５１は、測定対象３０を撮像した二次元画像に含まれるターゲットマークの中心領域３１１に対応する色を検出することによって中心領域３１１を識別し、識別された中心領域３１１の中心点の座標を求めることによって、二次元画像上におけるターゲットマークの位置（座標）を特定する。
【００４８】
ステップＳ３において、制御部５１は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を三次元データに投影することにより三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定する。すなわち、制御部５１は、二次元座標上におけるターゲットマークの中心点の二次元座標値を三次元空間内における三次元座標値に変換することによって三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定する。
【００４９】
ステップＳ４において、制御部５１は、測定された三次元データ内に存在するターゲットマークが外部記憶装置５３に保存されている他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在するか否かを判断する。すなわち、制御部５１は、ステップＳ２において特定した個別ＩＤと、外部記憶装置５３に保存されている他の三次元データに含まれるターゲットマークの個別ＩＤとを比較し、一致する個別ＩＤが３つになると、互いの三次元データ内に一致するターゲットマークが３つ以上存在するとする。ここで、保存されている他の三次元データ内に対応するターゲットマークが３つ以上あると判断されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に移行し、保存されている他の三次元データ内に対応するターゲットマークが３つより少ない（２つ以下）と判断されると（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ６に移行する。
【００５０】
ステップＳ５において、制御部５１は、個別ＩＤが一致する各ターゲットマークにおいて、測定された三次元データのターゲットマークの三次元座標値と、保存されている他の視点から測定された三次元データのターゲットマークの三次元座標値とが一致するように位置合わせを行い、複数の視点から取得された複数の三次元データの合成を行う。
【００５１】
ステップＳ６において、制御部５１は、三次元データを外部記憶装置５３に保存する。ここで、制御部５１は、ステップＳ４において他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在しないと判断された場合は、測定された三次元データを外部記憶装置５３に保存し、ステップＳ４において他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在すると判断された場合は、ステップＳ５において位置合わせが行われた三次元データを外部記憶装置に保存する。
【００５２】
ステップＳ７において、制御部５１は、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行うか否かを判断する。すなわち、制御部５１は、新たに他の視点から測定した測定対象３０の三次元データ及び二次元画像の取得を受け付けるか否かを判断する。ここで、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行うと判断された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行わないと判断された場合（ステップＳ７でＮＯ）、処理を終了する。
【００５３】
このように、配色パターンが異なる複数のターゲットマーク３１〜３７が配置された測定対象３０の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
そのため、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００５４】
そして、制御部５１は、複数の視点における三次元データが合成された三次元形状を表現する画像を表示部４に表示するように制御し、表示部４は、全ての方向から視認可能な測定対象３０の三次元形状を表現する画像を表示する。ユーザは、入力部３を用いることによって、表示部４に表示される測定対象３０を見る視点の方向を変化させることができ、制御部５１は、入力部３から出力される操作信号に基づいて三次元空間内における視点の位置座標を変化させ、測定対象３０を全周にわたって表示可能にする。
【００５５】
また、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマーク３１が、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマーク３１の色数を少なくすることができ、ターゲットマーク３１のパターン数を多くすることができる。
【００５６】
さらに、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマーク３１の各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれるターゲットマークを容易に識別することができる。
【００５７】
なお、本実施形態において用いられるターゲットマークは、中心領域３１１及び周囲領域３１２が円形状であり、周囲領域３１２が３つに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、種々の変形例が考えられる。そこで、ターゲットマークの変形例について以下に説明する。
【００５８】
図８は、第１変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図８に示すように、第１変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。なお、第１変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００５９】
図９は、第２変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図９に示すように、第２変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を通る直線を境界とする２つの領域３１２ｄ，３１２ｅに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｄ，３１２ｅとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６０】
なお、図９に示すターゲットマークの第２変形例おいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を通る直線を境界とする２つの領域３１２ｄ，３１２ｅに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度と２７０度との２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｄ，３１２ｅの大きさについては特に限定されない。また、第２変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６１】
図１０は、第３変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図１０に示すように、第２変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６２】
なお、図１０に示すターゲットマークの第３変形例において、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割しているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする６０度、１２０度、６０度、１２０度の４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割してもよく、周囲領域３１２を分割した４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉの大きさについては特に限定されない。また、第３変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６３】
図１１は、第４変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１１に示すように、第４変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される三角形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００６４】
図１１（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６５】
図１１（ｂ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点のうちのいずれか１つの頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｊ，３１２ｋに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｊ，３１２ｋとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６６】
なお、図１１（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点のうちのいずれか１つの頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｊ，３１２ｋに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度と２７０度との２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｄ，３１２ｅの大きさについては特に限定されない。
【００６７】
図１１（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点とを通る直線を境界とする３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６８】
なお、図１１（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点とを通る直線を境界とする３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３辺それぞれの中点とを通る直線を境界とする３つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎの大きさについては特に限定されない。また、第４変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６９】
図１２は、第５変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ｃ）は周囲領域を４つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１２に示すように、第５変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される四角形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００７０】
図１２（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７１】
図１２（ｂ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の１の対角線を境界とする２つの領域３１２ｏ，３１２ｐに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｏ，３１２ｐとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７２】
なお、図１２（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の１の対角線を境界とする２つの領域３１２ｏ，３１２ｐに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の対向する２辺の中点を通る１の直線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｏ，３１２ｐの大きさについては特に限定されない。
【００７３】
図１２（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の２の対角線を境界とする４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７４】
なお、図１２（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の２の対角線を境界とする４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の対向する２辺の中点を通る２の直線を境界とする４つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔの大きさについては特に限定されない。また、第５変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００７５】
図１３は、第６変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１３に示すように、第６変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される台形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００７６】
図１３（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７７】
図１３（ｂ）では、ターゲットマーク３１は、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の中点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｕ，３１２ｖに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｕ，３１２ｖとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７８】
なお、図１３（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の中点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｕ，３１２ｖに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の４辺のうちのいずれか２点（頂点を含む）とを通る線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｕ，３１２ｖの大きさについては特に限定されない。
【００７９】
図１３（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の２つの頂点とを通る線を境界とする３つの領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８０】
なお、図１３（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の２つの頂点とを通る線を境界とする３つの領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の４辺のうちのいずれか３点（頂点を含む）とを通る線を境界とする３つの領域に分割してもよく、また、周囲領域３１２を分割する数も４つ以上であってもよい。
【００８１】
また、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、周囲領域３１２を台形状にすることによって、ターゲットマーク３１の外形形状が中心点を軸とする非回転対称となる。したがって、測定対象３０に対して、ターゲットマーク３１の中心（中心領域３１１の中心）を軸に回転させて配置することによって、同一の配色パターンであるターゲットマークを用いたとしても、制御部５１は、ターゲットマークの外形形状の違いによって各ターゲットマークを特定することができ、さらに、ターゲットマークの数を増やすことができる。また、第６変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００８２】
なお、図１３に示す第６変形例では、周囲領域３１２は台形状であるが、本発明では特にこれに限定されず、周囲領域３１２の形状を非回転対称となる他の形状でもよい。図１４は、第７変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１４に示すように、第７変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される三角形の一辺と半円の径とを共有する形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００８３】
図１４（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８４】
図１４（ｂ）では、ターゲットマーク３１は、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｚ，３１２αに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｚ，３１２αとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８５】
なお、図１４（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｚ，３１２αに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の外周上の２点（頂点を含む）を通る線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｚ，３１２αの大きさについては特に限定されない。
【００８６】
図１４（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点と、三角形の隣り合う２辺と半円の円弧との２つの交点とを通る線を境界とする３つの領域３１２β，３１２γ，３１２εに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２β，３１２γ，３１２εとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８７】
なお、図１４（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点と、三角形の隣り合う２辺と半円の円弧との２つの交点とを通る線を境界とする３つの領域３１２β，３１２γ，３１２εに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の２辺及び円弧のうちのいずれか３点（頂点を含む）とを通る線を境界とする３つの領域に分割してもよく、また、周囲領域３１２を分割する数も３つ以上であってもよい。また、第７変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００８８】
なお、本実施の形態では、複数の視点からの三次元データと二次元画像との取得を１の測定部２を移動させることによって行っているが、本発明は特にこれに限定されず、複数の測定部２を設けてそれぞれの視点から三次元データと二次元画像とを取得してもよい。また、測定対象が移動可能な場合、１の測定部２を固定し、測定対象自体を移動させることによって複数の視点からの三次元データと二次元画像とを取得してもよい。
【００８９】
また、ターゲットマークは、測定対象３０の曲面ではなく平面に配置することが好ましい。これは、ターゲットマークを測定対象３０の曲面に配置した場合、ターゲットマークに影が生じる可能性があり、正確にターゲットマークを認識することが困難になるためであり、ターゲットマークを測定対象３０の曲面ではなく平面に配置することで確実に配色パターンを認識することができる。同様に、ターゲットマークの周囲領域３１２の分割数を増やした場合、ターゲットマークに影が生じると正確にターゲットマークの配色パターンを認識することが困難になるため、ターゲットマークの周囲領域３１２の分割数は、３つ又は４つが好ましい。
【００９０】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
（１）配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得する三次元データ取得手段と、前記三次元データ取得手段と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得する二次元画像取得手段と、前記二次元画像取得手段によって取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する識別手段と、前記識別手段によって個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段によって特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を三次元データ取得手段によって取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する三次元データ合成手段とを備えることを特徴とする三次元形状測定装置。
（２）前記ターゲットマークは、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されていることを特徴とする上記（１）記載の三次元形状測定装置。
（３）前記識別手段は、前記ターゲットマークの配色を色相に変換し、変換された色相を比較することによって個々に識別することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の三次元形状測定装置。
（４）前記ターゲットマークは、中心領域と、中心部分を囲む少なくとも１の周囲領域とで構成され、前記位置特定手段は、前記中心領域と前記周囲領域との境界を検出することによって前記二次元画像における前記ターゲットマークの位置を特定することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の三次元形状測定装置。
（５）前記周囲領域は、色相が異なる複数の色で配色され、前記識別手段は、前記周囲領域の配色パターンに基づいて個々に識別することを特徴とする上記（４）記載の三次元形状測定装置。
（６）前記周囲領域は、色相が異なる複数の色で配色され、前記識別手段は、前記周囲領域の配色パターンに基づいて前記ターゲットマークの相対的な向きを識別することによって複数のターゲットマークを個々に識別することを特徴とする上記（４）又は（５）記載の三次元形状測定装置。
（７）前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称であり、前記識別手段は、前記外形形状に基づいて前記ターゲットマークの相対的な向きを識別することによって複数のターゲットマークを個々に識別することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の三次元形状測定装置。
（８）配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得し、前記三次元データを取得した位置と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得し、取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定し、特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成することを特徴とする三次元形状測定方法。
（９）複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークであって、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されていることを特徴とするターゲットマーク。
（１０）前記各領域は、中心部分の中心領域と、中心領域を囲む少なくとも１の周囲領域とで構成され、前記周囲領域は、中心領域の中心点を基準とする複数の領域にさらに分割されていることを特徴とする上記（９）記載のターゲットマーク。
（１１）前記中心領域は、外形形状が円形状であり、前記周囲領域は、外形形状が前記中心領域と中心点を同じくする円形状であることを特徴とする上記（９）又は（１０）記載のターゲットマーク。
（１２）前記各領域は、それぞれ異なる色相で配色されていることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれかに記載のターゲットマーク。
（１３）前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称形であることを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれかに記載のターゲットマーク。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００９２】
請求項２に記載の発明によれば、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００９３】
請求項３に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークが、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００９４】
請求項４に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマークの各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれる複数のターゲットマークを容易に識別することができる。
【００９５】
請求項５に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークの外形形状が非回転対称形であるため、さらにターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における三次元形状測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図３】本実施形態における三次元形状測定装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】第１の視点において測定される二次元画像の一例を示す図である。
【図５】第２の視点において測定される二次元画像の一例を示す図である。
【図６】第１の視点において測定される二次元画像と、第２の視点において測定される二次元画像とを合成した合成画像の一例を示す図である。
【図７】図３に示すデータ処理部による複数の視点から測定された三次元データデータの位置を合わせる位置合わせ処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図９】第２変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１０】第３変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１１】第４変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１２】第５変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１３】第６変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１４】第７変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 三次元形状測定装置
２，２’ 測定部
３ 入力部
４ 表示部
５ データ処理部
１１ 投光部
１２ 受光部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 演算部
１６ 入出力部
３０ 測定対象
３１〜３７ ターゲットマーク
５１ 制御部
５２ 記憶部
５３ 外部記憶装置
５４ 入出力部
５１１ ターゲットマーク識別部
５１２ 位置特定部
５１３ 三次元データ合成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象の三次元形状を測定する三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体の三次元形状を測定する三次元形状測定装置が知られている。
三次元形状測定装置では、複数の視点から測定対象の三次元形状を測定することで、得られた複数の視点における三次元データを合成することによって、全ての方向から見ることが可能な測定対象の三次元形状を再現している。
【０００３】
また、モーションキャプチャ等の技術では、測定対象に複数のターゲットマークを付着させ、この複数のターゲットマークが付着された測定対象を複数のカメラにより撮影し、得られた複数の三次元データのターゲットマークの位置を合わせることによって、移動する測定対象の三次元形状を再現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５１６１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ターゲットマークを三次元形状測定装置における三次元データの合成に用いた場合、複数の視点において取得された三次元データのターゲットマークを個々に識別し、識別されたターゲットマークの位置をそれぞれ合わせることによって、複数の視点において取得された三次元データが合成されるため、多数の異なるパターンのターゲットマークが必要となる。しかしながら、上記モーションキャプチャの技術に用いられているターゲットマークは、配色の異なる単色である。そのため、このような単色のターゲットマークを三次元形状測定装置における三次元データの合成に用いた場合、各ターゲットマークの色相が近似してしまい、ターゲットマークを個々に識別することが困難となる。したがって、単色のターゲットマークではパターン数に限界があり、複数の三次元データの合成が困難となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる三次元形状測定装置、三次元形状測定方法及びターゲットマークを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る三次元形状測定装置は、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得する三次元データ取得手段と、前記三次元データ取得手段と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得する二次元画像取得手段と、前記二次元画像取得手段によって取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する識別手段と、前記識別手段によって個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段によって特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を三次元データ取得手段によって取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する三次元データ合成手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
【０００９】
したがって、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る三次元形状測定方法は、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得し、前記三次元データを取得した位置と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得し、取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定し、特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する。
【００１１】
この構成によれば、配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
【００１２】
したがって、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００１３】
また、本発明に係るターゲットマークは、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークであって、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されている。
【００１４】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークが、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００１５】
また、上記のターゲットマークにおいて、前記各領域は、それぞれ異なる色相で配色されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマークの各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれる複数のターゲットマークを容易に識別することができる。
【００１７】
また、上記のターゲットマークにおいて、前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称形であることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークの外形形状が非回転対称形であるため、さらにターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態である三次元形状測定装置について説明する。図１は、本実施形態における三次元形状測定装置の外観を示す斜視図である。
【００２１】
三次元形状測定装置１は、測定対象３０に関する三次元形状を第１の視点から測定するとともに二次元画像を第１の視点から撮像する測定部（三次元データ取得手段及び二次元画像取得手段に相当する）２と、測定対象３０に関する三次元形状を第２の視点から測定するとともに二次元画像を第２の視点から撮像する測定部２’と、測定開始の指示や設定データ等を入力するための入力部３と、測定結果等を表示するための表示部４と、測定部２によって測定された各データを処理するデータ処理部５とから構成されている。ここで、図１における測定部２’は、測定部２と同一のものであり、第１の視点から測定対象３０を測定する測定部２を第２の視点から測定する位置に移動させることによって測定部２’として機能する。
【００２２】
図１における測定対象３０は、例えば車であり、表面には複数のターゲットマーク３１〜３７が配置されている。図２は、本実施の形態におけるターゲットマークの一例を示す図である。ターゲットマーク３１〜３７は、第１の視点において測定された測定対象３０の三次元データと第２の視点において測定された測定対象３０の三次元データとを合成する場合における位置決めに用いられる。なお、以下の説明では、ターゲットマーク３１〜３７のうちのターゲットマーク３１の構成についてのみ説明するが、他のターゲットマーク３２〜３７についても同様の構成である。ターゲットマーク３１は、複数の領域に分割され、中心部分の中心領域３１１と、中心領域を囲む少なくとも１の周囲領域３１２とで構成されている。本実施の形態において、中心領域３１１と周囲領域３１２とは同心円状であり、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする１２０度ずつの３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃに分割されている。ターゲットマーク３１に中心領域３１１を設けることによって、中心領域３１１の色が測定対象３０の色から明確に分断された状態となりターゲットマークの個別の識別が容易となる。特に、ターゲットマーク３１の背景における測定対象３０の色と中心領域３１１の色とが同色であったとしても、周囲領域３１２の色が測定対象３０の色と中心領域３１１の色とは異なる色であるので、ターゲットマーク３１を容易に識別することができる。
【００２３】
なお、本実施形態において、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする１２０度ずつの３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃに分割しているが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、中心領域３１１の中心点を通る直線で周囲領域３１２を２つの領域に分割し、さらに一方の領域を中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した３つの領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの大きさについては特に限定されない。また、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度、９０度、１８０度の３つの領域に分割してもよい。また、ターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。例えば、中心領域３１１が四角形状である場合、四角形の対角線の交点を求めることによって中心点を容易に検出することができる。
【００２４】
ターゲットマーク３１の各領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃは、それぞれ異なる色相の有彩色で配色し、例えば、中心領域３１１はピンク色に配色され、領域３１２ａは赤色に配色され、領域３１２ｂは緑色に配色され、領域３１２ｃは黄色に配色する。なお、領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの配色パターンは上記に限らず、領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃをそれぞれ異なる色で配色すればよい。特に、各色の判別が容易となる観点から、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかで配色するのが好ましい。
また、ターゲットマーク３１の各領域３１１，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃは、測定対象３０と色相が近似する色を用いずに配色することが好ましい。また、１の測定対象３０に配置する複数のターゲットマークは、それぞれ中心領域３１１を１つの色で統一し、領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃをそれぞれ異なる配色パターンにすることが好ましい。また、ターゲットマーク３１に配色される色の彩度を高くすることが好ましい。これは、ターゲットマークの識別が、配色パターンに基づいて行われるためであり、彩度が低い場合、ターゲットマークの色の識別が困難となるためである。
【００２５】
図３は、本実施形態における三次元形状測定装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００２６】
測定部２は、帯状の光束を測定対象３０に向けて投光する投光部１１と、測定対象３０からの反射光を受光する受光部１２と、データ等を記憶する記憶部１３と、測定部２の全体を制御する制御部１４と、受光部１２における測定結果に基づいて測定対象の形状をあらわす測定データを演算する演算部１５と、データ処理部５とデータの入出力を行う入出力部１６とで構成される。なお、本実施の形態における測定部２は、帯状の光束で測定対象をスキャンすることによって非接触で測定対象の三次元形状を測定する光切断方式を用いているが、本発明は特にこれに限定されず、他の三次元形状を測定する方式、例えば、ステレオ方式、スポット光方式、空間コード化方式等を用いて測定対象の三次元形状を測定してもよい。
【００２７】
投光部１１は、光源からのレーザ光を断面が帯状（スリット状）の光束（以下、帯状光束とする）Ｌ（図１参照）となるように変換し、ガルバノミラー等の走査部を用いて所定の走査方向に走査させ、測定対象３０をスキャンする。なお、本実施の形態では、投光部１１の走査方向は、測定対象３０の上方から下方（図１における−ｘ方向）であるが、本発明は特にこれに限定されず、測定対象３０の下方から上方（図１におけるｘ方向）、測定対象３０の左方から右方（図１におけるｙ方向）、測定対象３０の右方から左方（図１における−ｙ方向）でもよい。
【００２８】
受光部１２は、投光部１１から照射される帯状光束が測定対象３０によって反射した反射光を受光する。なお、受光部１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はフォトダイオード等の光電変換素子が複数個二次元的に並べて配置されて構成されている。
【００２９】
投光部１１と受光部１２とは、所定の基線長を有して配置され、基線長方向は帯状光束の走査方向に一致するように構成されている。このように構成することによって、投光部１１と受光部１２との位置から三角測量法を用いて測定対象３０の表面形状に関する三次元データが得られる。すなわち、三次元データは、測定対象３０の表面上における各点の位置座標であり、表面上の各点は、例えば、測定精度に応じた間隔で格子状（メッシュ状）に設定される。
【００３０】
また、受光部１２は、測定対象３０の像を二次元の画像として素子上に結像させることによって光電変換された電荷像を形成する。すなわち、受光部１２は、投光部１１から照射される帯状光束Ｌが測定対象３０によって反射した反射光を受光するとともに、測定対象３０の二次元画像を撮像する。このように、同一の受光部１２によって、測定対象の三次元データと二次元画像とを取得することができる。
【００３１】
記憶部１３は、各視点における測定対象３０の三次元形状を三次元データとして記憶するとともに、各視点における測定対象３０の二次元画像を二次元画像として記憶する。
【００３２】
入出力部１６は、データ処理部５から出力される測定部を制御するための制御信号が入力され、記憶部１３に記憶されている三次元データ及び二次元画像をデータ処理部５に出力する。
【００３３】
データ処理部５は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成され、制御部５１と、記憶部５２と、外部記憶装置５３と、測定部２とデータの入出力を行う入出力部５４とで構成される。
【００３４】
制御部５１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）で構成され、ターゲットマーク識別部（識別手段に相当する）５１１、位置特定部（位置特定手段に相当する）５１２及び三次元データ合成部（三次元データ合成手段に相当する）５１３を備えて構成される。
【００３５】
ターゲットマーク識別部５１１は、測定部２から出力される二次元画像におけるターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する。ターゲットマークには、その配色パターンに応じてあらかじめ個別ＩＤ（識別情報）が対応付けられており、個別ＩＤによって二次元画像に含まれる複数のターゲットマークが個別に認識される。
【００３６】
位置特定部５１２は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を中心領域３１１に基づいて特定する。二次元画像におけるターゲットマークの位置は、ｘｙ平面上の座標値で表され、ターゲットマークの中心領域３１１の中心点がターゲットマークの二次元画像における位置となる。なお、本実施の形態において、ターゲットマークの中心領域３１１は円形状であるため、中心点の座標は容易に算出することができる。また、中心点を特定することができない場合、ターゲットマークの各周囲領域３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃの境界線を延長し、境界線を延長した延長線が交わる交点をターゲットマークの中心点としてもよい。
【００３７】
三次元データ合成部５１３は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を三次元データに投影することによって、三次元データと二次元画像とを比較し、二次元画像におけるターゲットマークの位置に対応する三次元データのターゲットマークの位置を特定し、第１の視点の測定部２によって測定された三次元データのターゲットマークの位置と、第２の視点の測定部２’によって測定された三次元データのターゲットマーク位置とが一致するように三次元データを合成する。
【００３８】
記憶部５２は、各視点における三次元データを合成するための変換パラメータを記憶している。変換パラメータは、測定部２で測定された三次元データと測定部２’で測定された三次元データとを同じ座標系で合成するためのパラメータ（行列式）である。本実施の形態では、測定部２で測定された三次元データのローカル座標系をワールド座標系とし、測定部２’で測定された三次元データのローカル座標系を変換パラメータを用いて同じワールド座標系に座標変換する。これにより、複数の視点から測定された三次元データを同一の座標系で表すことができる。
【００３９】
外部記憶装置５３は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）で構成され、あらかじめ設定されたデータ等を含む制御部５１の制御プログラム等を記憶している。
なお、制御プログラムが、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている場合、外部記憶装置５３は、記録媒体を駆動する記録媒体ドライブで構成される。
【００４０】
入力部３は、例えばキーボードやマウス等で構成される。表示部４は、例えばＣＲＴ又は液晶表示装置等のモニタ等で構成され、第１の視点における三次元データと第２の視点における三次元データとが合成された測定対象の三次元形状を表現する画像が表示される。
【００４１】
図４は、第１の視点において測定される二次元画像の一例を示す図であり、図５は、第２の視点において測定される二次元画像の一例を示す図であり、図６は、第１の視点において測定される二次元画像と、第２の視点において測定される二次元画像とを合成した合成画像の一例を示す図である。
【００４２】
図４に示すように、第１の視点における測定部２から得られる測定対象３０の二次元画像４０には、測定対象３０の表面に配置された６つのターゲットマーク３１〜３６が含まれている。また、図５に示すように、第２の視点における測定部２’から得られる測定対象３０の二次元画像５０には、測定対象３０の表面に配置された６つのターゲットマーク３１，３３〜３７が含まれている。図４に示すターゲットマーク３１，３３，３４，３５と、図５に示すターゲットマーク３１，３３，３４，３５とは、同じ配色パターンのターゲットマークであり、後述の手順により、第１の視点において測定される二次元画像４０のターゲットマークの位置と、第２の視点において測定される二次元画像５０のターゲットマークの位置とを合わせることによって、図６に示すような測定対象３０の全体画像６０を得ることができる。
【００４３】
なお、第１の視点における測定部２から得られる二次元画像４０に含まれるターゲットマークと、第２の視点における測定部２’から得られる二次元画像５０に含まれるターゲットマークとは、少なくとも３つ以上同じターゲットマークが互いに含まれていることが好ましい。すなわち、第２の視点とは、第１の視点におけるターゲットマークが少なくとも３つ以上含まれる位置からの視点である。
これは、二次元画像４０と二次元画像５０とに含まれるターゲットマークが２つである場合、測定対象３０の三次元空間内におけるｚ方向の位置を特定することができないためである。
【００４４】
また、ターゲットマーク識別部５１１は、ターゲットマークの相対的な位置関係に応じて個々に識別してもよい。例えば、第１の視点における二次元画像４０と第２の視点における二次元画像５０との両画像に含まれるターゲットマーク３４とターゲットマーク３５とを、測定対象３０上にそれぞれターゲットマークの中心点を軸とする所定の方向に互いに異なる角度で回転させて配置することで、同じ配色パターンであっても２つのターゲットマーク３４とターゲットマーク３５とを個別に認識することができ、この２つのターゲットマーク３４，３５の配置から他のターゲットマークを認識することができる。すなわち、二次元画像に含まれるターゲットマークの相対的な位置関係に応じてターゲットマークを個々に識別することによって、同じ配色パターンのターゲットマークを用いることができ、ターゲットマークのパターン数を増やすことができる。
【００４５】
図７は、図３に示すデータ処理部による複数の視点から測定された三次元データの位置を合わせる位置合わせ処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７に示す位置合わせ処理は、制御部５１等が外部記憶装置５３に記憶されている制御プログラム等を実行することによって行われる処理である。
【００４６】
ステップＳ１において、制御部５１は、第１の視点の測定部２において測定された三次元データと二次元画像（テクスチャイメージ）とを取得する。三次元データには、所定の座標系で定義される三次元空間内における測定対象３０を構成する複数のポリゴンに関するデータが含まれる。
【００４７】
ステップＳ２において、制御部５１は、二次元画像よりターゲットマークの個別ＩＤを識別し、二次元画像におけるターゲットマークの位置を特定する。すなわち、制御部５１は、測定対象３０を撮像した二次元画像に含まれるターゲットマークの配色パターンと、あらかじめ対応付けられているターゲットマークの配色パターンとが一致した場合、当該ターゲットマークに対応付けられている個別ＩＤを取得することによって、それぞれのターゲットマークを個別に認識する。
また、制御部５１は、測定対象３０を撮像した二次元画像に含まれるターゲットマークの中心領域３１１に対応する色を検出することによって中心領域３１１を識別し、識別された中心領域３１１の中心点の座標を求めることによって、二次元画像上におけるターゲットマークの位置（座標）を特定する。
【００４８】
ステップＳ３において、制御部５１は、二次元画像におけるターゲットマークの位置を三次元データに投影することにより三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定する。すなわち、制御部５１は、二次元座標上におけるターゲットマークの中心点の二次元座標値を三次元空間内における三次元座標値に変換することによって三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定する。
【００４９】
ステップＳ４において、制御部５１は、測定された三次元データ内に存在するターゲットマークが外部記憶装置５３に保存されている他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在するか否かを判断する。すなわち、制御部５１は、ステップＳ２において特定した個別ＩＤと、外部記憶装置５３に保存されている他の三次元データに含まれるターゲットマークの個別ＩＤとを比較し、一致する個別ＩＤが３つになると、互いの三次元データ内に一致するターゲットマークが３つ以上存在するとする。ここで、保存されている他の三次元データ内に対応するターゲットマークが３つ以上あると判断されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に移行し、保存されている他の三次元データ内に対応するターゲットマークが３つより少ない（２つ以下）と判断されると（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ６に移行する。
【００５０】
ステップＳ５において、制御部５１は、個別ＩＤが一致する各ターゲットマークにおいて、測定された三次元データのターゲットマークの三次元座標値と、保存されている他の視点から測定された三次元データのターゲットマークの三次元座標値とが一致するように位置合わせを行い、複数の視点から取得された複数の三次元データの合成を行う。
【００５１】
ステップＳ６において、制御部５１は、三次元データを外部記憶装置５３に保存する。ここで、制御部５１は、ステップＳ４において他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在しないと判断された場合は、測定された三次元データを外部記憶装置５３に保存し、ステップＳ４において他の視点から測定された三次元データ内に３つ以上存在すると判断された場合は、ステップＳ５において位置合わせが行われた三次元データを外部記憶装置に保存する。
【００５２】
ステップＳ７において、制御部５１は、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行うか否かを判断する。すなわち、制御部５１は、新たに他の視点から測定した測定対象３０の三次元データ及び二次元画像の取得を受け付けるか否かを判断する。ここで、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行うと判断された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、新たに他の視点における測定対象３０の測定を行わないと判断された場合（ステップＳ７でＮＯ）、処理を終了する。
【００５３】
このように、配色パターンが異なる複数のターゲットマーク３１〜３７が配置された測定対象３０の三次元データと二次元画像が取得され、取得された二次元画像におけるターゲットマークが配色パターンに基づいて個々に識別され、個々に識別されたターゲットマークの二次元画像における位置が特定される。そして、特定された二次元画像におけるターゲットマークの位置が、取得された三次元データに投影されることによって三次元データにおけるターゲットマークの位置が特定され、特定された三次元データにおけるターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおけるターゲットマークの位置とが合わされることによって複数の視点から取得された複数の三次元データが合成される。
そのため、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００５４】
そして、制御部５１は、複数の視点における三次元データが合成された三次元形状を表現する画像を表示部４に表示するように制御し、表示部４は、全ての方向から視認可能な測定対象３０の三次元形状を表現する画像を表示する。ユーザは、入力部３を用いることによって、表示部４に表示される測定対象３０を見る視点の方向を変化させることができ、制御部５１は、入力部３から出力される操作信号に基づいて三次元空間内における視点の位置座標を変化させ、測定対象３０を全周にわたって表示可能にする。
【００５５】
また、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマーク３１が、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマーク３１の色数を少なくすることができ、ターゲットマーク３１のパターン数を多くすることができる。
【００５６】
さらに、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマーク３１の各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれるターゲットマークを容易に識別することができる。
【００５７】
なお、本実施形態において用いられるターゲットマークは、中心領域３１１及び周囲領域３１２が円形状であり、周囲領域３１２が３つに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、種々の変形例が考えられる。そこで、ターゲットマークの変形例について以下に説明する。
【００５８】
図８は、第１変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図８に示すように、第１変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。なお、第１変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００５９】
図９は、第２変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図９に示すように、第２変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を通る直線を境界とする２つの領域３１２ｄ，３１２ｅに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｄ，３１２ｅとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６０】
なお、図９に示すターゲットマークの第２変形例おいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を通る直線を境界とする２つの領域３１２ｄ，３１２ｅに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度と２７０度との２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｄ，３１２ｅの大きさについては特に限定されない。また、第２変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６１】
図１０は、第３変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。図１０に示すように、第２変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、中心領域３１１と同心円状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６２】
なお、図１０に示すターゲットマークの第３変形例において、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度ずつの４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割しているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする６０度、１２０度、６０度、１２０度の４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉに分割してもよく、周囲領域３１２を分割した４つの領域３１２ｆ，３１２ｇ，３１２ｈ，３１２ｉの大きさについては特に限定されない。また、第３変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６３】
図１１は、第４変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１１（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１１に示すように、第４変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される三角形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００６４】
図１１（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６５】
図１１（ｂ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点のうちのいずれか１つの頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｊ，３１２ｋに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｊ，３１２ｋとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６６】
なお、図１１（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点のうちのいずれか１つの頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｊ，３１２ｋに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を基準とする９０度と２７０度との２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｄ，３１２ｅの大きさについては特に限定されない。
【００６７】
図１１（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点とを通る直線を境界とする３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００６８】
なお、図１１（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３つの頂点とを通る直線を境界とする３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と周囲領域３１２の３辺それぞれの中点とを通る直線を境界とする３つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した３つの領域３１２ｌ，３１２ｍ，３１２ｎの大きさについては特に限定されない。また、第４変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００６９】
図１２は、第５変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１２（ｃ）は周囲領域を４つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１２に示すように、第５変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される四角形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００７０】
図１２（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７１】
図１２（ｂ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の１の対角線を境界とする２つの領域３１２ｏ，３１２ｐに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｏ，３１２ｐとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７２】
なお、図１２（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の１の対角線を境界とする２つの領域３１２ｏ，３１２ｐに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の対向する２辺の中点を通る１の直線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｏ，３１２ｐの大きさについては特に限定されない。
【００７３】
図１２（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、四角形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の２の対角線を境界とする４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７４】
なお、図１２（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の２の対角線を境界とする４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点を有する周囲領域３１２の対向する２辺の中点を通る２の直線を境界とする４つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した４つの領域３１２ｑ，３１２ｒ，３１２ｓ，３１２ｔの大きさについては特に限定されない。また、第５変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００７５】
図１３は、第６変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１３（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１３に示すように、第６変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される台形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００７６】
図１３（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７７】
図１３（ｂ）では、ターゲットマーク３１は、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の中点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｕ，３１２ｖに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｕ，３１２ｖとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００７８】
なお、図１３（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の中点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｕ，３１２ｖに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の４辺のうちのいずれか２点（頂点を含む）とを通る線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｕ，３１２ｖの大きさについては特に限定されない。
【００７９】
図１３（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、台形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の２つの頂点とを通る線を境界とする３つの領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８０】
なお、図１３（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の上底の中点と、周囲領域３１２の下底の２つの頂点とを通る線を境界とする３つの領域３１２ｗ，３１２ｘ，３１２ｙに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の４辺のうちのいずれか３点（頂点を含む）とを通る線を境界とする３つの領域に分割してもよく、また、周囲領域３１２を分割する数も４つ以上であってもよい。
【００８１】
また、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、周囲領域３１２を台形状にすることによって、ターゲットマーク３１の外形形状が中心点を軸とする非回転対称となる。したがって、測定対象３０に対して、ターゲットマーク３１の中心（中心領域３１１の中心）を軸に回転させて配置することによって、同一の配色パターンであるターゲットマークを用いたとしても、制御部５１は、ターゲットマークの外形形状の違いによって各ターゲットマークを特定することができ、さらに、ターゲットマークの数を増やすことができる。また、第６変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００８２】
なお、図１３に示す第６変形例では、周囲領域３１２は台形状であるが、本発明では特にこれに限定されず、周囲領域３１２の形状を非回転対称となる他の形状でもよい。図１４は、第７変形例におけるターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ａ）は周囲領域を１とした場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ｂ）は周囲領域を２つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図であり、図１４（ｃ）は周囲領域を３つに分割した場合のターゲットマークの一例を示す図である。図１４に示すように、第７変形例におけるターゲットマークは、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、少なくとも１の領域で構成される三角形の一辺と半円の径とを共有する形状の周囲領域３１２とで構成される。
【００８３】
図１４（ａ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である１の周囲領域３１２との２つの領域に分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２とは、互いに異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８４】
図１４（ｂ）では、ターゲットマーク３１は、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｚ，３１２αに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２ｚ，３１２αとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８５】
なお、図１４（ｂ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点とを通る直線を境界とする２つの領域３１２ｚ，３１２αに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の外周上の２点（頂点を含む）を通る線を境界とする２つの領域に分割してもよく、周囲領域３１２を分割した２つの領域３１２ｚ，３１２αの大きさについては特に限定されない。
【００８６】
図１４（ｃ）では、円形状の中心領域３１１と、中心領域３１１を囲み、三角形の一辺と半円の径とを共有する形状である周囲領域３１２との２つの領域に分割されており、さらに周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点と、三角形の隣り合う２辺と半円の円弧との２つの交点とを通る線を境界とする３つの領域３１２β，３１２γ，３１２εに分割されている。中心領域３１１と周囲領域３１２β，３１２γ，３１２εとは、それぞれ異なる色相で配色し、例えば、ピンク色、赤色、黄色、緑色、橙色及び紫色のいずれかの色で配色する。
【００８７】
なお、図１４（ｃ）に示すターゲットマークにおいて、周囲領域３１２は、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の三角形の頂点と、三角形の隣り合う２辺と半円の円弧との２つの交点とを通る線を境界とする３つの領域３１２β，３１２γ，３１２εに分割されているが、本発明は特にこれに限定されず、中心領域３１１の中心点と、周囲領域３１２の２辺及び円弧のうちのいずれか３点（頂点を含む）とを通る線を境界とする３つの領域に分割してもよく、また、周囲領域３１２を分割する数も３つ以上であってもよい。また、第７変形例におけるターゲットマーク３１の中心領域３１１は円形状に限らず、四角形状や三角形状等他の形状であってもよく、中心点が容易に検出できる形状であればよい。
【００８８】
なお、本実施の形態では、複数の視点からの三次元データと二次元画像との取得を１の測定部２を移動させることによって行っているが、本発明は特にこれに限定されず、複数の測定部２を設けてそれぞれの視点から三次元データと二次元画像とを取得してもよい。また、測定対象が移動可能な場合、１の測定部２を固定し、測定対象自体を移動させることによって複数の視点からの三次元データと二次元画像とを取得してもよい。
【００８９】
また、ターゲットマークは、測定対象３０の曲面ではなく平面に配置することが好ましい。これは、ターゲットマークを測定対象３０の曲面に配置した場合、ターゲットマークに影が生じる可能性があり、正確にターゲットマークを認識することが困難になるためであり、ターゲットマークを測定対象３０の曲面ではなく平面に配置することで確実に配色パターンを認識することができる。同様に、ターゲットマークの周囲領域３１２の分割数を増やした場合、ターゲットマークに影が生じると正確にターゲットマークの配色パターンを認識することが困難になるため、ターゲットマークの周囲領域３１２の分割数は、３つ又は４つが好ましい。
【００９０】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
（１）配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得する三次元データ取得手段と、前記三次元データ取得手段と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得する二次元画像取得手段と、前記二次元画像取得手段によって取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する識別手段と、前記識別手段によって個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段によって特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を三次元データ取得手段によって取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する三次元データ合成手段とを備えることを特徴とする三次元形状測定装置。
（２）前記ターゲットマークは、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されていることを特徴とする上記（１）記載の三次元形状測定装置。
（３）前記識別手段は、前記ターゲットマークの配色を色相に変換し、変換された色相を比較することによって個々に識別することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の三次元形状測定装置。
（４）前記ターゲットマークは、中心領域と、中心部分を囲む少なくとも１の周囲領域とで構成され、前記位置特定手段は、前記中心領域と前記周囲領域との境界を検出することによって前記二次元画像における前記ターゲットマークの位置を特定することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の三次元形状測定装置。
（５）前記周囲領域は、色相が異なる複数の色で配色され、前記識別手段は、前記周囲領域の配色パターンに基づいて個々に識別することを特徴とする上記（４）記載の三次元形状測定装置。
（６）前記周囲領域は、色相が異なる複数の色で配色され、前記識別手段は、前記周囲領域の配色パターンに基づいて前記ターゲットマークの相対的な向きを識別することによって複数のターゲットマークを個々に識別することを特徴とする上記（４）又は（５）記載の三次元形状測定装置。
（７）前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称であり、前記識別手段は、前記外形形状に基づいて前記ターゲットマークの相対的な向きを識別することによって複数のターゲットマークを個々に識別することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の三次元形状測定装置。
（８）配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得し、前記三次元データを取得した位置と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得し、取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定し、特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成することを特徴とする三次元形状測定方法。
（９）複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークであって、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されていることを特徴とするターゲットマーク。
（１０）前記各領域は、中心部分の中心領域と、中心領域を囲む少なくとも１の周囲領域とで構成され、前記周囲領域は、中心領域の中心点を基準とする複数の領域にさらに分割されていることを特徴とする上記（９）記載のターゲットマーク。
（１１）前記中心領域は、外形形状が円形状であり、前記周囲領域は、外形形状が前記中心領域と中心点を同じくする円形状であることを特徴とする上記（９）又は（１０）記載のターゲットマーク。
（１２）前記各領域は、それぞれ異なる色相で配色されていることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれかに記載のターゲットマーク。
（１３）前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称形であることを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれかに記載のターゲットマーク。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００９２】
請求項２に記載の発明によれば、二次元画像におけるターゲットマークの位置から三次元データにおけるターゲットマークの位置を特定することができ、ターゲットマークを用いて複数の視点から測定された三次元データを合成することができる。
【００９３】
請求項３に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークが、少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されているため、ターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【００９４】
請求項４に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられ、少なくとも２の領域に分割されたターゲットマークの各領域が、それぞれ異なる色相で配色されているため、配色パターンを確実に認識することができ、二次元画像に含まれる複数のターゲットマークを容易に識別することができる。
【００９５】
請求項５に記載の発明によれば、複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークの外形形状が非回転対称形であるため、さらにターゲットマークの色数を少なくすることができ、ターゲットマークのパターン数を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における三次元形状測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図３】本実施形態における三次元形状測定装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】第１の視点において測定される二次元画像の一例を示す図である。
【図５】第２の視点において測定される二次元画像の一例を示す図である。
【図６】第１の視点において測定される二次元画像と、第２の視点において測定される二次元画像とを合成した合成画像の一例を示す図である。
【図７】図３に示すデータ処理部による複数の視点から測定された三次元データデータの位置を合わせる位置合わせ処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図９】第２変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１０】第３変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１１】第４変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１２】第５変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１３】第６変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【図１４】第７変形例におけるターゲットマークの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 三次元形状測定装置
２，２’ 測定部
３ 入力部
４ 表示部
５ データ処理部
１１ 投光部
１２ 受光部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 演算部
１６ 入出力部
３０ 測定対象
３１〜３７ ターゲットマーク
５１ 制御部
５２ 記憶部
５３ 外部記憶装置
５４ 入出力部
５１１ ターゲットマーク識別部
５１２ 位置特定部
５１３ 三次元データ合成部
Claims (5)
- 配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得する三次元データ取得手段と、
前記三次元データ取得手段と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得する二次元画像取得手段と、
前記二次元画像取得手段によって取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別する識別手段と、
前記識別手段によって個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定する位置特定手段と、
前記位置特定手段によって特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を三次元データ取得手段によって取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成する三次元データ合成手段とを備えることを特徴とする三次元形状測定装置。 - 配色パターンが異なる複数のターゲットマークが配置された測定対象の三次元データを取得し、
前記三次元データを取得した位置と同じ視点から前記測定対象の二次元画像を取得し、
取得された二次元画像における前記ターゲットマークを配色パターンに基づいて個々に識別し、
個々に識別された前記ターゲットマークの前記二次元画像における位置を特定し、
特定された二次元画像における前記ターゲットマークの位置を取得された三次元データに投影することによって前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置を特定し、特定された前記三次元データにおける前記ターゲットマークの位置と、異なる視点から取得された三次元データにおける前記ターゲットマークの位置とを合わせることによって複数の視点から取得された複数の三次元データを合成することを特徴とする三次元形状測定方法。 - 複数の視点から測定された三次元データを合成するための位置決めに用いられるターゲットマークであって、
少なくとも２の領域に分割され、各領域はそれぞれ異なる有彩色で配色されていることを特徴とするターゲットマーク。 - 前記各領域は、それぞれ異なる色相で配色されていることを特徴とする請求項３記載のターゲットマーク。
- 前記ターゲットマークは、外形形状が非回転対称形であることを特徴とする請求項３又は４記載のターゲットマーク。
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