JP2010145186A - 形状測定装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
形状測定装置1は、重複撮影領域で測定対象物18を撮影する撮影部2〜9と、撮影部2〜9によって撮影された重複画像における測定対象物18の特徴点の位置を対応付ける特徴点対応付部21と、特徴点対応付部21で対応付けた特徴点に基づき、測定対象物18のモデルを形成する測定モデル形成部23と、測定モデル形成部23で形成した測定モデルと、別の測定対象物の基準モデルとに基づいて、誤対応点を判定する誤対応点判定部24と、誤対応点判定部24で誤対応点と判定された点を除いた特徴点の位置等に基づき、測定対象物18の三次元形状を求める三次元形状測定部25とを備える。
【選択図】図2
Description
以下、形状測定装置およびプログラムの一例について、図面を参照して説明する。
図1は、形状測定装置の上面図である。形状測定装置1は、撮影部2〜9、特徴投影部10〜13、中継部14、計算処理部15、表示部17、操作部16を備える。形状測定装置1は、撮影部2〜9の中央に配置された測定対象物18の形状を測定する。
撮影部2〜9は、測定対象物18の周囲に配置される。撮影部2〜9は、複数の撮影位置から重複した撮影領域で測定対象物18を撮影する。
以下、形状測定装置の詳細な処理について図3を参照して説明する。図3は、形状測定装置のプログラムのフローチャートである。なお、このフローチャートを実行するプログラム、および、後述する実施形態に係るプログラムは、CDROMなどの記録媒体に格納して提供が可能である。
(1)未知パラメータ(κ1,φ1,κ2,φ2,ω2)の初期近似値は通常0とする。
(2)数5の共面条件式を近似値のまわりにテーラー展開し、線形化したときの微分係数の値を数6により求め、観測方程式をたてる。
(3)最小二乗法をあてはめ、近似値に対する補正量を求める。
(4)近似値を補正する。
(5)補正された近似値を用いて、(1)〜(4)までの操作を収束するまで繰り返す。
第1の実施形態によれば、左右の重複画像における誤対応点を自動判定することで、ステレオマッチングに用いられるLSMまたは正規化相関法の初期値を始めとする測定値を自動で取得することができる。
以下、第1の実施形態の変形例について説明する。第2の実施形態では、基準モデルとして実際の寸法(スケール)が与えられていない疑似モデルを用いる。疑似モデルは、その特徴量(体積)が測定モデルと同程度になるようにスケール調整される。
第2の実施形態によれば、寸法の異なる基準モデル(疑似モデル)を用いて、測定モデルの誤対応点を自動判定することができる。
以下、第1の実施形態の変形例について説明する。第3の実施形態では、疑似モデルの重心位置(特徴量)から表面までの距離が、測定モデルと同程度になるように疑似モデルをスケール調整する。
第3の実施形態によれば、スケールの異なる基準モデル(疑似モデル)を用いて、測定モデルの誤対応点を自動判定することができる。
以下、第2の実施形態の変形例について説明する。第4の実施形態では、測定モデルと疑似モデルで対応する4点以上の特徴点(特徴量)を抽出または指定し、スケール変更から位置合わせ(形状マッチング)までを同時に行う。
第4の実施形態によれば、スケールの異なる基準モデル(疑似モデル)を用いて、測定モデルの誤対応点を自動判定することができる。また、全周モデルを作成しなくとも、基準モデルと測定モデルのスケール調整および位置合わせを行うことができる。
第5の実施形態は、撮影部の位置を、測定対象物と一緒に基準尺(校正用被写体)を撮影し、並列的に求める第2方式に基づくものであり、第1の実施形態における撮影位置姿勢測定部20の処理方法の一変形例である。
第5の実施形態によれば、第2方式を採用しており、測定対象物18と校正用被写体を同時に撮影することにより、撮影部の位置姿勢を求め、三次元測定することが可能なので、撮影部は1台から何台でも構成でき、また撮影部を固定する必要がないので簡単な構成にできる。
Claims (12)
- 複数の撮影位置から重複した撮影領域で、測定対象物を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された重複画像における前記測定対象物の特徴点の位置を対応付ける特徴点対応付部と、
前記特徴点対応付部で対応付けた前記重複画像上での特徴点に基づき、前記測定対象物のモデルを形成する測定モデル形成部と、
前記測定モデル形成部で形成した測定モデルと、前記測定対象物の形態に基づき形成された基準モデルとに基づいて、誤対応点を判定する誤対応点判定部と、
前記誤対応点判定部で誤対応点と判定された点を除いた特徴点の位置および前記複数の撮影位置に基づき、前記測定対象物の特徴点の三次元座標または前記測定対象物の三次元形状を求める三次元形状測定部と、を備えることを特徴とする形状測定装置。 - 前記基準モデルは、MRI、CT、CAD、および別の形状測定装置によるデータならびに過去に求められた形状データのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルは、実際の寸法が与えられた実寸データであることを特徴とする請求項2に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルは、前記測定対象物の形状に類似し、実際の寸法が与えられていない疑似モデルであり、体積が同程度になるように座標変換を行った後に、前記誤対応点判定部が、誤対応点を判定することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルは、前記測定対象物の形状に類似し、実際の寸法が与えられていない疑似モデルであり、重心からの距離が同程度になるように座標変換を行った後に、前記誤対応点判定部が、誤対応点を判定することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルは、前記測定対象物の形状に類似し、実際の寸法が与えられていない疑似モデルであり、少なくとも4点以上の特徴点の位置を合わせるように座標変換を行った後に、前記誤対応点判定部が、誤対応点を判定することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルの点と、これに最も近い前記測定モデルの点との距離を最小化することで、前記基準モデルと前記測定モデルの位置合わせを行うことを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルの点と対応する前記測定モデルの点を4点以上指定することで、前記基準モデルと前記測定モデルの位置合わせを行うことを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記基準モデルの点と、これに最も近い前記測定モデルの点との距離が、所定範囲外である場合には、前記測定モデルの点を誤対応点と判定することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記撮影部で撮影された測定対象物の画像から、前記測定対象物のテクスチャーを抽出するテクスチャー抽出部と、
前記測定モデル形成部が形成した測定モデルおよび前記基準モデルの少なくとも一つに前記テクスチャーを貼り付けるテクスチャー合成部と、
前記テクスチャー合成部で合成されたテクスチャー付きモデルに基づき、テクスチャー付きモデル画像を表示する表示部と、をさらに備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の形状測定装置。 - 前記誤対応点判定部が誤対応点であると判定した場合には、前記誤対応点に相当する特徴点の指定が解除されることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の形状測定装置。
- 複数の撮影位置から撮影した重複画像における測定対象物の特徴点の位置を対応付ける特徴点対応付ステップと、
前記特徴点対応付ステップで対応付けた前記重複画像上での特徴点に基づき、前記測定対象物のモデルを形成する測定モデル形成ステップと、
前記測定モデル形成ステップで形成した測定モデルと、前記測定対象物の形態に基づき形成された基準モデルとに基づいて、誤対応点を判定する誤対応点判定ステップと、
前記誤対応点判定ステップで誤対応点と判定された点を除いた特徴点の位置および前記複数の撮影位置に基づき、前記測定対象物の特徴点の三次元座標または前記測定対象物の三次元形状を求める三次元形状測定ステップと、を実行させるためのプログラム。
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