JP2011128117A - 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像手段で撮像された、パターン光投影手段によって、少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンと、被写体上に一部領域、又は全領域が投影され、線パターンの基準となる一つ以上の基準線パターンと、を含むパターン光が投影された被写体の撮像画像より基準線パターンを検出する基準線パターン検出手段と、基準線パターン検出手段で検出された基準線パターンから、位相幾何学的な位置関係によって、パターン光投影手段によって投影された線パターンと、撮像手段で撮像された線パターンと、の対応付けを行う線パターン対応手段と、を有することによって課題を解決する。
【選択図】図1
Description
このような非接触の三次元形状測定は、撮像手段を用いて画像によって三角測量を行う方式が広く用いられている。より具体的な例として、特許文献1では、格子パターンをプロジェクタによって被写体に投影し、撮像手段で撮像することによって三次元形状を行う例が示されている。より具体的には、縦横の線からなる格子パターンを投影パターンとして用いて、同時に格子で囲まれる矩形内に2次元のコードパターンを埋め込んだものを投影し、投影されるパターン上の2次元位置と、撮像画像における2次元位置を対応付ける。対応付けられた投影されるパターン上の2次元位置と、撮像画像における2次元位置と、から、格子パターンを構成する各線の対応付けを行い、光切断法による三角測量によって三次元形状測定を行う。
図1は、実施形態1のシステム構成等の一例を示す図である。パターン光投影手段の一例であるプロジェクタ101は、計測対象となる被写体102に対して、少なくとも二本以上の縦線パターンと少なくとも二本以上の横線パターンとで構成されるパターン光を投影する。なお、以降、縦線パターンを投影縦線パターンと、横線パターンを投影横線パターンと、双方をまとめていう場合は投影線パターンという。また、プロジェクタ101は、投影縦線パターン内には縦基準線パターンを、投影横線パターン内には横基準線パターンを重畳して同時に投影する。縦基準線パターン、横基準線パターンは、それぞれ縦線パターンにおける基準位置、横線パターンの基準位置を示す指標として用いられる。撮像手段の一例であるカメラ103は、パターン光が投影された状態の被写体102を撮像する。
ここで、情報処理装置100は、図1の(b)に示されるようなハードウェア構成を有する。より具体的に説明すると、情報処理装置100は、ハードウェア構成として、互いにバス等を介して接続されたCPU110と、記憶装置111と、通信装置112と、を含む。CPU110は、記憶装置111等に記憶されているプログラムに基づき処理を実行することによって、図1の(a)に示されるような情報処理装置100の機能構成(ソフトウェア構成)を実現する。通信装置112は、CPU110の制御に基づき、情報処理装置100と他の装置(例えば、カメラ103又はプロジェクタ101等)との通信を制御する。
線パターン抽出部104は、カメラ103で得られた撮像画像から、画像処理を用いて被写体102(被写体上)に投影された縦線パターン、横線パターンを求める処理を行う。基準線パターン検出部105は、線パターン抽出部104で得られた撮像縦線パターン、撮像横線パターンから、被写体102に投影されたパターン光に存在する縦基準線パターン、横基準線パターンを検出する。線パターン対応部106は、基準線パターン検出部105で検出された縦基準線パターン、横基準線パターンを基準位置として、プロジェクタ101によって投影された縦線パターン、横線パターンと、撮像縦線パターン、撮像横線パターンと、の対応付けを行う。三次元形状測定部107は、対応付けが行われた撮像画像内の線パターンを用いて、光切断法の原理でカメラ103と、線パターンが投影された被写体102と、の間の奥行き、即ち形状を計算する。
なお、図1の(a)に示した情報処理装置100の構成は、ハードウェアで実装されても良い。
ステップS201:
図1におけるプロジェクタ101がパターン光を投影する。投影線パターンは、図3に示すように、複数の投影縦線パターン301と投影横線パターン302との交差する格子状のパターンで構成される。投影縦線パターン301は、上から順に0,1,2・・・と、一意の投影ID番号が、投影横線パターン302は、左から順に0,1,2・・・と、一意の投影ID番号が付加されている。プロジェクタ101は、同時に、それぞれ投影縦線パターン301、投影横線パターン302に重畳する形で、線の幅が異なる縦基準線パターン303、横基準線パターン304をそれぞれ被写体102上の一部領域、或いは全領域が含まれる位置で投影する。縦基準線パターン303、横基準線パターン304にも投影ID番号が同様に付加されており、図3における縦基準線パターン303の投影ID番号は5、横基準線パターン304の投影ID番号は4となる。なお、後述のステップで分離が容易となるように、プロジェクタ101は、投影縦線パターン301、縦基準線パターン303は赤色、投影横線パターン302、横基準線パターン304は青色で投影する。
ステップS202:
図1におけるカメラ103が、被写体102を撮像する。被写体102は、図4aに示すように被写体102にパターン光401が投影された状態で撮像され、撮像画像は、図1における線パターン抽出部104に伝送される。
図1における線パターン抽出部104が、伝送された撮像画像の赤色成分のみを選択することで、図4bに示すような撮像縦線パターン402を抽出する。線パターン抽出部104は、抽出した撮像縦線パターン402に対して、連続した領域でラベリングを行い、N=0,1,2・・・Nmaxのように、各領域で一意となる撮像ID番号を付加する。
ステップS204:
図1における線パターン抽出部104が、伝送された撮像画像の青色成分のみを選択することで、図4cに示すような撮像横線パターン403を抽出する。線パターン抽出部104は、抽出した撮像横線パターン403に対して、連続した領域でラベリングを行い、M=0,1,2,3・・・Mmaxのように、各領域で一意となる撮像ID番号を付加する。以降、撮像縦線パターン402と撮像横線パターン403との双方を撮像線パターンと呼ぶ。
ステップS205:
図1における基準線パターン検出部105が、撮像縦線パターン402内から、投影された縦基準線パターン303に対応する線パターンと、撮像横線パターン403内から、投影された横基準線パターン304に対応する線パターンと、を検出する。
ステップS501:
基準線パターン検出部105は、撮像横線パターン最大幅:Whmaxを初期値の0に設定する。
ステップS502:
基準線パターン検出部105は、撮像横線パターンの撮像ID番号:nを初期値の0に設定する。
ステップS503:
基準線パターン検出部105は、図4bに示す抽出した撮像縦線パターン402の中から、撮像ID番号がnの撮像縦線パターン402の平均幅Whを計算する。基準線パターン検出部105は、被写体102の表面に多少の凹凸がある場合でも、平均化して線全体の幅を計算することによって、正しく線の幅を算出することが出来る。
ステップS504:
基準線パターン検出部105は、WhとWhmaxとの数値を比較する。基準線パターン検出部105は、Whmax<Whが真であればステップS505に、偽であればステップS507に進む。
基準線パターン検出部105は、WhmaxにWhを代入する。
ステップS506:
基準線パターン検出部105は、Nrefにnを代入する。
ステップS507:
基準線パターン検出部105は、nに1を加える。
ステップS508:
基準線パターン検出部105は、nと、最大の撮像縦線パターン402の撮像ID番号であるNmaxの数値を比較する。基準線パターン検出部105は、n≧Nmaxが真であれば図5に示す、処理を終了する。基準線パターン検出部105は、偽であればステップS503に進む。
以上の処理によって、基準線パターン検出部105は、図4における撮像縦線パターン402から、図3における縦基準線パターン303に対応する撮像IDとなるNrefを検出する。
基準線パターン検出部105は、横基準線パターン304についても、図6の流れ図に示すように同様の処理を行う。このことによって、基準線パターン検出部105は、図4cにおける撮像横線パターン403(m=0,1,2….Mmax)内から、横基準線パターン304に対応する撮像IDとなるMrefを検出する。
ステップS206:
図1における線パターン対応部106が、図4における撮像縦線パターン402、撮像横線パターン403の撮像ID番号と、図3における投影縦線パターン301、投影横線パターン302の投影ID番号と、をそれぞれ対応付ける。縦基準線パターン303の撮像ID番号Nrefと、横基準線パターン304の撮像ID番号Mrefとは、ステップS205において既に検出されている。線パターン対応部106は、これらを基準位置として、撮像線パターンとその交点がなす位相幾何学的な位置関係から、その他の撮像縦線パターン402と撮像横線パターン403との対応付けを行う。図7に示すように、線パターン対応部106は、縦基準線パターン303、横基準線パターン304から、縦横の撮像線パターンの交点と隣り合う撮像線パターンを順に辿りながら、任意の撮像線パターンに到達することができる。線パターン対応部106は、このときの縦方向、横方向の線単位での移動量をカウントすると、基準位置701に対して、未対応撮像縦線パターン702は横方向に+3、未対応撮像横線パターン703は縦方向に−1の位置にあることが分かる。線パターン対応部106は、このように交点で区切られた線ごとの移動単位を位相と考え、投影線パターン同士の位相と撮像線パターン同士の位相との関係を不変量として扱えば、上記の対応づけが可能となる。以上で求めた基準位置からの移動量と、縦基準線パターン303の投影ID番号(図7ではN=5)と、横基準線パターン304の投影ID番号(図7ではM=4)とから、未対応撮像縦線パターン702の投影ID番号はN=8と求められる。また、未対応撮像横線パターン703の投影ID番号はM=3と求められる。
線パターン対応部106は、上記の処理を、全ての撮像縦線パターン402、撮像横線パターン403に適用することで、全ての撮像ID番号に対して、投影ID番号を対応付ける。
図1における三次元形状測定部107が、投影ID番号が対応付けられた撮像縦線パターン402、撮像横線パターン403を用いて、被写体102の形状を計測する。
図8は、カメラの主点位置801を原点O(0,0)とするカメラ座標系802を用いて、計測対象線パターン803上における任意の計測点804の位置を計測する場合の模式図である。プロジェクタ101で投影される線パターンを直線とした場合、計測対象線パターン803は、投影される線パターンがなす平面と、被写体102との交線となる。ここで、投影される線パターンがなす光切断平面805は、カメラ座標系を用いて以下の式で予め較正されているものとする。
以上の手順により、従来手法と比較してより高い密度で格子パターンを投影することが可能となる。また、基準線パターンの検出と、基準位置からの対応づけと、を行うことによって、縦横に十分な大きさの平面が無く、2次元のコードパターンが使用できない凹凸のある領域、細長い領域においても三次元形状測定が行える。
本実施形態における縦基準線パターン303、横基準線パターン304は、それぞれ投影線パターンに一つのみとしているが、これを複数配置して基準位置を増やすことによって、情報処理装置は、対応づけをよりロバストにすることも出来る。複数の基準線パターンを配置する場合には、計測対象となる被写体が取りうる奥行きの範囲を限定し、撮像画像中における各基準線パターンの取りうる位置の範囲を、相互に重複しないように制限させる。この制限により、情報処理装置は、複数の基準線パターンを混同することなく同時に検出することが出来る。
図9aに、線の進行方向に対して輝度変化を与えて特徴付ける場合の例を示す。その他の投影線パターンに対して、交点を一区切りとしてそれぞれ2値以上の輝度変化を持たせ、この輝度変化の有無を判定することで基準線パターン検出部105は、基準線パターン901を検出する。
輝度変化で特徴付けた複数の基準線パターンを配置する場合には、各基準線パターンの輝度変化を相互相関性の低いランダム数列に従って持たせることで基準線パターン検出部105における検出を容易にすることも出来る。例えば線パターン抽出部104が読み取った輝度変化と各基準線パターンに用いたランダム数列との相関係数を算出し、最大の相関係数を得る輝度変化を持つ撮像線パターンを選択することで、基準線パターン検出部105は、一意に基準線パターンを検出できる。相互相関性の低いランダム数列としては、例えばde Bruijn系列が知られている。de Bruijn数列を用いると、画像のノイズや、被写体の不連続性で基準線パターンの一部のみが観察されるような撮像画像においても、基準線パターン検出部105は、ロバストに基準線パターンを検出することが可能になる。
その他の特徴づけの方法として、プロジェクタ101にカラープロジェクタを使用できる場合には、色によって特徴付けることも出来る。色を用いる場合には、線の幅による特徴づけと比較して、被写体102の表面がカメラ103に対して著しく傾斜しているような状況下においても、色情報は大きく変化することが無い。そのため、基準線パターン検出部105は、被写体の形状に対してロバストに基準線パターンを検出することが可能になる。
上記実施形態では、投影線パターンは投影縦線パターン301、投影横線パターン302の二種類としているが、三方向、即ち三種類以上の線パターンを投影しても良い。線の方向を増やすことによって、より密に三次元形状の測定が可能になる。
なお、本実施形態では、上述したように情報処理装置100を、プロジェクタ101、カメラ103とは別の装置としたが、情報処理装置100の構成要素に、プロジェクタ101と、カメラ103とを含めて、例えば3次元形状測定装置としても良い。
図2のステップS201においては、縦基準線パターン303、横基準線パターン304は、最初から被写体102に重畳する位置で投影するものとしている。よりロバストな計測を行うために、図10に示すように、装置構成に被写体検出部1001を加えることで、被写体の位置の変化に応じて、基準線パターンの投影位置を適宜変更しても良い。
図11は、被写体の位置の変化に応じて、基準線パターンの投影位置を変更する処理を説明するための図である。
カメラ103は、被写体102を撮像する前に、予め背景のみの状態でパターン光を投影した背景画像1101を取得する。次に、カメラ103は、被写体102を配置した状態で被写体画像1102を撮像する。被写体検出部1001は、背景画像1101と被写体画像1102との差分を取る。このときの差分画像1103で検出された領域が被写体領域となる。プロジェクタ101は、この被写体領域の重心位置を被写体の2次元位置として、縦基準線パターン1104、横基準線パターン1105を投影することで、被写体に重畳する位置に基準線パターンを投影することが出来る。カメラ103及び被写体検出部1001が上記の処理を撮像画像が得られる毎に行うことで、プロジェクタ101は、基準線パターンの投影位置を更新することが出来る。
上記処理によって、被写体に移動が生じる場合にも、常に被写体に重畳する位置に基準線パターンを投影し続けることが可能になる。
本実施形態のカメラ103は図12に示すようにプロジェクタ主点1201、カメラ主点1202、投影縦線パターン1203上の任意の点1204、の3点がなすエピポーラ面1205に対して全ての投影縦線パターン1203が平行となる位置に配置されている。また、プロジェクタ101とカメラ103との画角は等しく、焦点面が同一位置となるように調整されている。線パターン抽出部104は、カメラ103で得られた撮像画像から、画像処理を用いて被写体102に投影された縦線パターン、横線パターンを求める処理を行う。基準線パターン検出部105は、線パターン抽出部104で得られた撮像縦線パターンから、被写体102に投影されたパターン光に存在する基準線パターンを検出する。線パターン対応部106は、基準線パターン検出部105で検出された縦基準線パターンを基準位置として、プロジェクタ101によって投影された投影縦線パターン、投影横線パターンと、撮像縦線パターン、撮像横線パターンとの対応付けを行う。三次元形状測定部107は、対応付けが行われた撮像横線パターンを用いて、光切断法の原理でカメラ103と、線パターンが投影された被写体102との間の奥行き、即ち形状を計算する。
ステップS1301:
図1におけるプロジェクタ101がパターン光を投影する。投影する投影線パターンは、図14に示すように、複数の投影縦線パターン1401と投影横線パターン1402との交差する格子状のパターンで構成される。以後、投影縦線パターン1401、投影横線パターン1402を併せて投影線パターンという。投影縦線パターン1401は、上から順に0,1,2・・・と、一意の投影ID番号が、投影横線パターン1402は、左から順に0,1,2・・・と、一意の投影ID番号が付加されている。プロジェクタ101は、同時に、投影縦線パターン1401に重畳する形で、投影横線パターンによって区切られた線パターン線分ごとに幅が異なる基準線パターン1403を、被写体102上の一部領域、或いは全領域が含まれる位置で投影する。基準線パターン1403にも投影ID番号が同様に付加されており、図14における基準線パターン1403の投影ID番号はN=3となる。なお、後述のステップで分離が容易となるように、プロジェクタ101は、投影縦線パターン1401、基準線パターン1403は赤色、投影横線パターン1402は青色で投影する。
図1におけるカメラ103が被写体102を撮像する。被写体102は、図15aに示すように被写体102にパターン光1501が投影された状態で撮像され、撮像画像はカメラ103から線パターン抽出部104に伝送される。
ステップS1303:
図1における線パターン抽出部104が、伝送された撮像画像の赤色成分のみを選択することで、図15bに示すような撮像縦線パターン1502を抽出する。線パターン抽出部104は、抽出した撮像縦線パターン1502を、連続した領域でラベリングを行い、N=0,1,2・・・Nmaxのように、各領域で一意となる撮像ID番号を付加する。
ステップS1304:
図1における線パターン抽出部104が、伝送された撮像画像の青色成分のみを選択することで、図15cに示すような撮像横線パターン1503を抽出する。抽出した撮像横線パターン1503は、連続した領域でラベリングを行い、M=0,1,2・・・Mmaxのように、各領域で一意となる撮像ID番号を付加する。
ステップS1305:
図1における基準線パターン検出部105が、図15bにおける撮像縦線パターン1502内から、投影された基準線パターン1403に対応する線パターンを検出する。
ステップS1601:
基準線パターン検出部105は、対象とする撮像横線パターンの撮像ID番号nを初期値の0に設定する。
ステップS1602:
基準線パターン検出部105は、最大相関値を示すCmaxを初期値の0に設定する。
ステップS1603:
基準線パターン検出部105は、図15bに示す撮像縦線パターン1502の中から、撮像ID番号nの撮像縦線パターン1502を選択し、撮像横線パターン1503で区切られた線パターン線分Snb(b=0,1,2・・・Mmax−1)に分割する。
基準線パターン検出部105は、ステップS1603において分割された各線パターン線分Snbの、平均幅の配列Wnb(b=0,1,2・・・Mmax−1)を計算する。基準線パターン検出部105は、この平均幅の配列Wnbを、以下のステップで特徴変化の配列として用いる。
ステップS1605:
基準線パターン検出部105は、ステップS1604において計算したWnbと、基準線パターンの基準長配列Wrefb(b=0,1,2・・・Mmax−1)との相関係数Cnを、以下の式で計算する。
max−1)の範囲の全要素に対する相加平均である。
なお、前述のように、カメラ103は、図12におけるエピポーラ面1205に対して、全ての投影縦線パターン1203が常に平行となる位置に配置されており、プロジェクタ101とカメラ103との画角は等しく焦点面が同一位置となるように調整されている。
以上の条件から、エピポーラ面に対して直交する方向となる、撮像縦線パターン1502の幅は、被写体102の形状に影響されず、常に一定の数値を示す。よって、Wnbを各撮像縦線パターン1502の基準長の配列として、基準線パターンの基準長の配列Wrefbとの、相関係数を計算して類似度を比較することで、ロバストに基準線パターンの検出が可能になる。
基準線パターン検出部105は、CnとCmaxの数値を比較する。基準線パターン検出部105は、Cn>Cmaxが真であればステップS1607に進む。基準線パターン検出部105は、偽であればステップS1609に進む。
ステップS1607:
基準線パターン検出部105は、CmaxにCnを代入する。
ステップS1608:
基準線パターン検出部105は、基準線パターンID番号Nrefにnを代入する。
ステップS1609:
基準線パターン検出部105は、nに1を加える。
ステップS1610:
基準線パターン検出部105は、nと、最大の撮像縦線パターン402の撮像IDであるNmaxとの数値を比較する。基準線パターン検出部105は、n≧Nmaxが真であれば処理を終了する。基準線パターン検出部105は、偽であればS1603に進む。
以上の処理によって、基準線パターン検出部105は、撮像縦線パターン1502から、基準線パターン1403に対応する撮像ID番号となるNrefを検出する。
ステップS1306:
図1における線パターン対応部106が、撮像縦線パターン1502、撮像横線パターン1503の撮像ID番号と、投影縦線パターン1401、投影横線パターン1402の投影ID番号とをそれぞれ対応付ける。基準線パターン1403の撮像ID番号NrefはステップS1305において既に検出している。線パターン対応部106は、これを基準位置として、撮像線パターンとその交点がなす位相幾何学的な位置関係から、基準線パターン1403以外の撮像縦線パターン1502と撮像横線パターン1503との対応付けを行う。なお、本実施形態における基準線パターン1403は、ステップS1603において撮像横線パターン1503との交点ごとに区切られた線パターン線分Snb単位で分割されている。したがって、線パターン対応部106は、交差する撮像横線パターンの投影ID番号も一意に決定することができる。例えば、図17に示すように、基準線パターン1403上における任意の線パターン線分Snbの上側に存在する撮像横線パターン1701の投影ID番号はb、下側に存在する撮像横線パターン1702の投影ID番号はb+1となる。
線パターン対応部106は、上記の処理を、全ての撮像縦線パターン1502、撮像横線パターン1503に適用することで、全ての撮像ID番号に対して、投影ID番号を対応付ける。
図1における三次元形状測定部107が、図15における投影ID番号が対応付けられた撮像横線パターン1503を用いて、被写体102の形状を計測する。三次元形状測定部107は、本ステップでは、実施形態1におけるステップS207での処理を、撮像横線パターン1503に対してのみ行う。本実施形態における撮像縦線パターン1502は、左右方向に変動しない線パターン線分として記録されている。そのため、三次元形状測定部107は、撮像縦線パターン1502を三次元形状測定には用いない。
以上の手順により、従来手法と比較してより高い密度で格子パターンを投影することが可能となる。更に、被写体の形状に依存しない基準長を用いる基準線パターンの検出と、基準位置からの対応づけと、を行うことによって、2次元のコードパターンが使用できない凹凸のある領域、細長い領域においても、ロバストに三次元形状測定が行える。
実施形態3では、上述したように、プロジェクタ101とカメラ103との画角が等しく、焦点面を同一位置とすることで、基準線パターンの検出を容易としているが、必ずしも焦点面を同一位置に配置する必要はない。図19は、プロジェクタ101とカメラ103との焦点面が平行でない場合の構成図である。図20aは、得られる撮像線パターン2001を示す図である。このような条件下では、投影線パターンは台形状に歪み、基準線パターン2002は下になるほど線幅が大きくなるため、このままでは基準線パターン2002の検出が困難となる。そこで、図19におけるパターン光補正部1901を加え、図20bに示すように、投影線パターン2003を予め逆方向の台形状に歪ませる補正を行って投影しても良い。これにより、図20cに示すように、歪みが相殺された基準線パターン2004を得ることが出来るため、検出が容易となる。
パターン光補正部1901は、上記のような台形歪みだけでなく、プロジェクタ101の投影光学系に起因する歪曲歪みを補正しても良い。これにより、より高精度、かつ、よりロバストな基準線パターンの検出と、三次元形状の計測が可能となる。
また、本実施形態において、基準線パターンは一本のみとしているが、これを複数本投影して基準位置を増やし、対応づけをよりロバストにすることも出来る。
複数の基準線パターンを配置する場合には、各基準線パターンの基準長配列Wrefbを相互相関性の低いランダム数列に従って持たせて検出を容易にすることも出来る。相互相関性の低いランダム数列としては、実施形態1で述べたde Bruijn系列が知られている。de Bruijn数列を用いると、画像のノイズや、被写体の不連続性で基準線パターンの一部のみが観察されるような撮像画像においても、ロバストに基準線パターンを検出することが可能になる。
実施形態2において、被写体の位置に応じて、基準線パターンの投影位置を動的に変化させる例を示したが、投影線パターン全体を動的に変化させてもよい。例えば、投影線パターン全体の密度や線幅を変更すれば、周辺光により撮像線パターンのコントラストが低下するなどの場合にも、ロバストに計測が継続可能になる。
図21は、実施形態5のシステム構成などの一例を示す図である。パターン生成装置の一例であるパターン生成部2101は、プロジェクタ101で投影するための投影線パターンデータを動的に生成する(パターンデータ生成)。ここで生成する投影線パターンデータは、少なくとも二つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ投影線パターンを有し、少なくとも1方向の投影線パターンが、少なくとも二本以上のその他の方向の投影線パターンに対して交点を有する。投影線パターン内に配置されている基準線パターンは、隣接する交点で区切られた線パターン線分ごとに、線パターンの幅を変化させて特徴付けられている。
上記法則に従って生成した投影線パターンデータは、実施形態3における図14の投影線パターンと同様となり、ステップS1301におけるプロジェクタ101が投影するパターン光として使用される。以降、実施形態3と同様の動作を実施することで、被写体の形状を測定できる。
なお、投影縦線パターン、基準線パターンと、投影横線パターンとは、それぞれ赤色、青色で投影することで、色によって相互に干渉することなく抽出可能としているが、使用する色の波長によっては、相互に色が干渉して、抽出に問題が生じる場合がある。このような相互の干渉を最小限とするために、図22に示すような基準線パターン2201とした投影線パターンデータを生成してもよい。隣接する交点で区切られた線パターン線分の中心部のみの幅を変化させ、基準線パターンと投影横線パターンとの交点の面積を最小にすることで、相互の干渉を最小限にすることが可能となる。ここで線パターン線分の中心部とは線パターン線分の中心から予め定められた範囲内の線パターン線分のことである。
また、上述した情報処理装置は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (12)
- 撮像手段で撮像された、パターン光投影手段によって、少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンと、被写体上に一部領域、又は全領域が投影され、前記線パターンの基準となる一つ以上の基準線パターンと、を含むパターン光が投影された被写体の撮像画像より前記基準線パターンを検出する基準線パターン検出手段と、
前記基準線パターン検出手段で検出された基準線パターンから、位相幾何学的な位置関係によって、前記パターン光投影手段によって投影された線パターンと、前記撮像手段で撮像された線パターンと、の対応付けを行う線パターン対応手段と、
を有する情報処理装置。 - 前記基準線パターン検出手段は、前記撮像手段で撮像された撮像画像内において、前記撮像手段の主点と、前記パターン光投影手段の主点と、前記被写体に投影された前記基準線パターンの上の任意の点と、がなすエピポーラ面に対して、直交する方向を基準長として用いて、前記基準線パターンを検出する請求項1記載の情報処理装置。
- 前記パターン光投影手段を更に有し、
前記パターン光投影手段は、線の幅の変化、又は線の進行方向に対する輝度の変化、又は線の進行方向に対して直交する方向の輝度の変化、によって特徴付けた前記基準線パターンを、前記被写体に投影する請求項1記載の情報処理装置。 - 前記基準線パターンは、前記基準線パターンと異なる方向の前記線パターンで区切られる線パターン線分ごとに特徴を持たせることで特徴付けられ、
前記基準線パターン検出手段は、前記線パターン線分の単位で前記特徴の変化の配列を取得し、前記基準線パターンを検出する請求項3記載の情報処理装置。 - 前記パターン光投影手段と、
前記撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された被写体の撮像画像より前記被写体の2次元位置を検出する被写体検出手段と、
を更に有し、
前記パターン光投影手段は、前記被写体検出手段で検出された前記被写体の2次元位置に基づいて、前記基準線パターンの投影位置を更新する請求項1記載の情報処理装置。 - 前記パターン光投影手段と前記撮像手段との焦点面が同一位置又は平行でない配置において、前記パターン光投影手段によって投影された前記パターン光に対して、基準線パターンの検出が容易となるよう歪み補正を行うパターン光補正手段を更に有する請求項1乃至5何れか1項記載の情報処理装置。
- 情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
撮像手段で撮像された、パターン光投影手段によって、少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンと、被写体上に一部領域、又は全領域が投影され、前記線パターンの基準となる一つ以上の基準線パターンと、を含むパターン光が投影された被写体の撮像画像より前記基準線パターンを検出する基準線パターン検出ステップと、
前記基準線パターン検出ステップで検出された基準線パターンから、位相幾何学的な位置関係によって、前記パターン光投影手段によって投影された線パターンと、前記撮像手段で撮像された線パターンと、の対応付けを行う線パターン対応ステップと、
を有する情報処理方法。 - コンピュータを、
撮像手段で撮像された、パターン光投影手段によって、少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンと、被写体上に一部領域、又は全領域が投影され、前記線パターンの基準となる一つ以上の基準線パターンと、を含むパターン光が投影された被写体の撮像画像より前記基準線パターンを検出する基準線パターン検出手段と、
前記基準線パターン検出手段で検出された基準線パターンから、位相幾何学的な位置関係によって、前記パターン光投影手段によって投影された線パターンと、前記撮像手段で撮像された線パターンと、の対応付けを行う線パターン対応手段と、
して機能させるプログラム。 - パターンデータを生成するパターンデータ生成装置であり、
少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンを有し、少なくとも1方向の線パターンが、少なくとも二本以上のその他の前記線パターンに対して交点を有し、隣接する交点で区切られた線パターン線分ごとに、線パターンの幅を変化させたパターンデータを生成するパターンデータ生成装置。 - 前記隣接する交点で区切られた線パターン線分の中で、中心部に限定して線パターンの幅を変化させたパターンデータを生成する請求項9記載のパターンデータ生成装置。
- パターンデータ生成装置が実行するパターンデータ生成方法であり、
少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンを有し、少なくとも1方向の線パターンが、少なくとも二本以上のその他の前記線パターンに対して交点を有し、隣接する交点で区切られた線パターン線分ごとに、線パターンの幅を変化させたパターンデータを生成するステップを有するパターンデータ生成方法。 - コンピュータを、
少なくとも2つの方向を持ち、各方向に少なくとも二本以上の線を持つ線パターンを有し、少なくとも1方向の線パターンが、少なくとも二本以上のその他の前記線パターンに対して交点を有し、隣接する交点で区切られた線パターン線分ごとに、線パターンの幅を変化させたパターンデータを生成するパターンデータ生成手段して機能させるプログラム。
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