JP5226250B2 - 3D shape measurement system and 3D shape measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、３次元形状測定システム、及び、３次元形状測定方法に関し、更に詳細には、特に転動していない被計測体の外形形状を測定するのに最適な３次元形状測定システム、及び、３次元形状測定方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional shape measurement system and a three-dimensional shape measurement method, and more specifically, a three-dimensional shape measurement system optimal for measuring an outer shape of a measurement object that is not particularly rolling, and The present invention relates to a three-dimensional shape measuring method.
タイヤの各部位の変形を計測する試験が行われてきている。この試験では、タイヤ表面に格子状の光マークを投射し、タイヤを回転させて転動タイヤの状態にして、この光マークの位置をビデオカメラ等の撮影装置によって３次元座標で撮影することが知られている（例えば特許文献１参照）。このようにして３次元座標で撮影する手法では、撮影装置を短時間で容易に設定することができる。 Tests for measuring the deformation of each part of the tire have been performed. In this test, a grid-shaped light mark is projected on the surface of the tire, the tire is rotated to form a rolling tire, and the position of the light mark can be photographed with a photographing device such as a video camera in three-dimensional coordinates. It is known (see, for example, Patent Document 1). In this way, in the method of photographing with three-dimensional coordinates, the photographing apparatus can be easily set in a short time.
しかし、従来では、転動しているタイヤの形状を測定することはできるが、転動していないタイヤの形状を測定することは難しい。
本発明は、上記事実を考慮して、被計測体が転動しているか否かに関わらず、撮影装置を短時間で容易に設定して被計測体の形状を測定することができる３次元形状測定システム、及び、３次元形状測定方法を提供することを課題とする。 In consideration of the above facts, the present invention is capable of measuring the shape of the measurement object by easily setting the imaging device in a short time regardless of whether the measurement object is rolling. It is an object to provide a shape measurement system and a three-dimensional shape measurement method.
本発明者は、２台の撮影装置で撮影した際に生じるエビポーラ線に着目した。タイヤ表面における光マークなどのマーカーは、理論的にはこのエビポーラ線上に位置する。しかし、測定誤差によるエビポーラ線からのずれや、タイヤの３次元形状を測定する際にはタイヤ表面に多くのマーカーが設けられていることにより、目的のマーカーがどの位置のマーカーかを同定することは難しい。 The present inventor has paid attention to shrimp polar lines that are generated when photographing with two photographing apparatuses. A marker such as a light mark on the tire surface is theoretically located on the shrimp polar line. However, when measuring the deviation from the shrimp polar line due to measurement error or the three-dimensional shape of the tire, there are many markers on the tire surface to identify the position of the target marker. Is difficult.
一方、時間軸に対して規則的な変形をする場合、すなわちタイヤが転動している場合には、時間をずらして複数回の測定を行って測定結果を比較すれば目的のマーカーを同定することができる。しかし、転動していないタイヤではこの同定を行うことはできない。 On the other hand, when the tire is regularly deformed with respect to the time axis, that is, when the tire is rolling, the target marker is identified by comparing the measurement results by performing multiple measurements at different times. be able to. However, this identification cannot be performed on tires that are not rolling.
そこで、本発明者は、一時間点でマーカーの３次元座標を同定することを鋭意検討し、エビポーラ線の線方向座標を設定して測定することを考え付いた。そして、これを行うためには、測定対象の領域に色の変化で座標位置を特定することが有効であることを見い出し、実験を重ねて更に検討を加え、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventor diligently studied to identify the three-dimensional coordinates of the marker at one hour, and came up with the idea of setting and measuring the linear direction coordinates of the shrimp polar line. In order to do this, it has been found that it is effective to specify the coordinate position by changing the color in the region to be measured, and further studies were conducted to complete the present invention.
請求項１に記載の発明は、被計測体の表面に複数のマーカーを配置して前記被計測体の３次元形状を計測するシステムであって、各マーカーが配置されている領域を撮影する２台の撮影装置と、光量が一定で、２台の前記撮影装置を結ぶ直線方向に色の成分比を変化させて前記被計測体に照射する照明装置と、前記撮影装置で撮影された画像データを演算処理することにより、色の成分比の変化に基づく座標のマッチングを行いつつ各マーカーの３次元座標を算出する演算処理手段と、前記演算処理手段で算出された前記３次元座標に基づいて、前記被計測体の少なくとも一部の形状を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項１に記載の発明では、被計測体（例えばタイヤ）が転動しているか否かに関わらず、被計測体の３次元形状を測定可能な測定システムとすることができる。また、２台の撮影装置で撮影された画像データを演算処理手段で演算処理することによって、撮影装置の調整位置を算出するシステムである。従って、撮影装置を設置する際に位置設定を厳密にしなくても、その後に算出された調整位置に位置調整することができる。よって、撮影装置を短時間で容易に設定することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a measurement system capable of measuring the three-dimensional shape of the measurement object regardless of whether the measurement object (for example, a tire) is rolling. In addition, this is a system that calculates the adjustment position of the imaging device by performing arithmetic processing on the image data captured by the two imaging devices by an arithmetic processing means. Therefore, it is possible to adjust the position to the adjustment position calculated thereafter without setting the position precisely when installing the photographing apparatus. Therefore, the photographing apparatus can be easily set in a short time.
色成分を空間的に変化させる際に、不連続な境界線上とマーカーの重なりによる誤認識を避けるために、連続的に変化させるのが望ましい。 When the color component is spatially changed, it is desirable that the color component is continuously changed in order to avoid misrecognition due to overlapping of the marker on the discontinuous boundary line.
例として、２台の撮影装置を結ぶ直線を被計測体に投影した投影直線の方向（通常は撮影画像の幅方向）に色の成分比を変化させるとともにこの投影直線の方向に対する変化の傾き（変化の割合）を一定にした直線状の変化が挙げられ、投影直線方向の位置の違いを色成分比の違いで判別することが可能となる。 As an example, the color component ratio is changed in the direction of the projected line (usually the width direction of the captured image) in which the straight line connecting the two imaging devices is projected onto the measurement object, and the inclination of the change with respect to the direction of the projected line ( A linear change with a constant change ratio) can be mentioned, and the difference in position in the projection straight line direction can be determined by the difference in color component ratio.
請求項２に記載の発明は、前記照明装置が、色の成分比を一定の傾きで変化させて照射することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、時間経過に伴う色の成分比の変化がない場合であっても、演算処理手段で各マーカーの３次元座標を算出することができる。
The invention described in claim 2 is characterized in that the illumination device irradiates the color component ratio with a constant inclination.
According to the second aspect of the present invention, even when there is no change in the color component ratio with the passage of time, the three-dimensional coordinates of each marker can be calculated by the arithmetic processing means.
請求項３に記載の発明は、前記照明装置が、色の成分比の傾きを時間的に連続して変化させて照射することを特徴とする。 The invention described in claim 3 is characterized in that the illumination device irradiates the color component ratio while changing the gradient of the color component continuously in time.
請求項３に記載の発明では、上記投影直線方向に対する色成分比の変化の傾き絶対値を、不連続な境界上とマーカーの重なりや露光時間中に不連続な切り替え重なりによる誤認識を避けるために、色の成分比を上記投影直線方向及び時間軸で連続性を保ちながら時間軸で変化させる。 According to a third aspect of the present invention, the absolute value of the gradient of the change in the color component ratio with respect to the projected straight line direction is prevented from being erroneously recognized due to the overlap of the marker on the discontinuous boundary and the discontinuous switching overlap during the exposure time. In addition, the color component ratio is changed on the time axis while maintaining continuity on the projection straight line direction and the time axis.
例として、上記投影直線方向に対する変化の傾きが直線状の物と傾き絶対値が数倍の三角波状の物とを上記投影直線方向移動での切り替えがあり、投影直線方向位置の僅かな違いも判別可能となる。 As an example, there is a change in the projection linear direction movement between an object having a linear inclination of change with respect to the projection linear direction and a triangular wave object having an inclination of several times the absolute value, and there is a slight difference in the position of the projection linear direction. Discrimination becomes possible.
請求項４に記載の発明は、前記照明装置が、色の成分比を変化させることを複数段にわたって行う特徴とする。
請求項４に記載の発明では、色成分比の変化の割合を急峻にすることができ、マーカーの位置を高精度で特定することができる。
The invention according to
In the invention according to
請求項５に記載の発明は、前記照明装置が、前記直線方向に色の成分比を三角波が連なるように変化させることを特徴とする。
これにより、請求項４に記載の発明によって奏される効果を簡易に得ることができる。
The invention described in
Thereby, the effect produced by the invention of
請求項６に記載の発明は、被計測体の表面に複数のマーカーを配置し、各マーカーが配置されている領域を撮影する２台の撮影装置を設置し、光量が一定で、２台の前記撮影装置を結ぶ直線方向に色の成分比を変化させて前記被計測体に光を照射し、前記撮影装置で撮影された画像データを演算処理することにより、色の成分比の変化に基づく座標のマッチングを行いつつ各マーカーの３次元座標を算出し、算出された前記３次元座標に基づいて、前記被計測体の少なくとも一部の形状を表示することを特徴とする。
In the invention according to
請求項６に記載の発明では、被計測体（例えばタイヤ）が転動しているか否かに関わらず、被計測体の３次元形状を測定することができる。また、２台の撮影装置で撮影された画像データを演算処理手段で演算処理することによって、撮影装置の調整位置を算出している。従って、撮影装置を設置する際に位置設定を厳密にしなくても、その後に算出された調整位置に位置調整することができる。よって、撮影装置を短時間で容易に設定することができる。
In the invention described in
なお、請求項１に記載の発明と同様、色成分を空間的に変化させる際に、不連続な境界線上とマーカーの重なりによる誤認識を避けるために、連続的に変化させるのが望ましい。例として、２台の撮影装置を結ぶ直線を被計測体に投影した投影直線の方向に色の成分比を変化させるとともにこの投影直線の方向に対する変化の傾き（変化の割合）を一定にした直線状の変化が挙げられ、投影直線方向の位置の違いを色成分比の違いで判別することが可能となる。 As in the first aspect of the present invention, when the color component is spatially changed, it is desirable that the color component is continuously changed in order to avoid misrecognition due to the overlap of the discontinuous boundary line and the marker. As an example, a straight line in which the color component ratio is changed in the direction of the projected straight line obtained by projecting the straight line connecting the two imaging devices onto the object to be measured, and the change gradient (change ratio) with respect to the projected straight line direction is constant. It is possible to discriminate the difference in position in the projection straight line direction by the difference in color component ratio.
請求項７に記載の発明は、前記被計測体に光を照射する際に、色の成分比を一定の傾きで変化させて照射することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、時間経過に伴う色の成分比の変化がない場合であっても、演算処理手段で各マーカーの３次元座標を算出することができる。
The invention according to
According to the fifth aspect of the present invention, even when there is no change in the color component ratio with the passage of time, the three-dimensional coordinates of each marker can be calculated by the arithmetic processing means.
請求項８に記載の発明は、前記被計測体に光を照射する際に、色の成分比の傾きを時間的に連続して変化させて照射することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項３に記載の発明と同様、上記投影直線方向に対する色成分比の変化の傾き絶対値を、不連続な境界上とマーカーの重なりや露光時間中に不連続な切り替え重なりによる誤認識を避けるために、色の成分比を上記投影直線方向及び時間軸で連続性を保ちながら時間軸で変化させる。
例として、上記投影直線方向に対する変化の傾きが直線状の物と傾き絶対値が数倍の三角波状の物とを上記投影直線方向移動での切り替えがあり、投影直線方向位置の僅かな違いも判別可能となる。
The invention according to
In the invention according to
As an example, there is a change in the projection linear direction movement between an object having a linear inclination of change with respect to the projection linear direction and a triangular wave object having an inclination of several times the absolute value, and there is a slight difference in the position of the projection linear direction. Discrimination becomes possible.
請求項９に記載の発明は、色の成分比を複数段にわたって変化させたことを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、色成分比の変化の割合を急峻を大きくすることができる。
The invention according to
According to the ninth aspect of the invention, the change rate of the color component ratio can be increased sharply.
本発明の第１０の態様は、２台の前記撮影装置を、略水平面上に概略目標角度、概略目標間隔、及び、概略目標焦点距離で設置して、２台の前記撮影装置で各マーカーの高さ方向角度と幅方向角度とを計測し、それらの計測角度と前記概略目標角度と前記概略目標間隔とから各マーカーの幅方向位置と奥行き方向位置と高さ方向位置とを算出して各マーカーの３次元座標を求め、各マーカーについて、一方の前記撮影装置で計測された前記高さ方向位置と他方の前記撮影装置で計測された前記高さ方向位置との差の２乗和である全マーカー高さ差２乗和を算出し、各マーカーの前記３次元座標から各マーカー同士の間隔を計算するとともに各マーカー同士の間隔を実測して、各マーカー同士の間隔の実測値と計算値との差の２乗和である全マーカー間隔２乗和を算出し、略同一直線上に位置する３点以上のマーカーの回帰直線を求め、各マーカーの３次元座標と前記回帰直線とから得られる値と、各マーカーの３次元座標から得られる値との差の２乗和である全マーカー回帰直線差２乗和を算出し、前記全マーカー高さ差２乗和と前記全マーカー間隔２乗和と前記全マーカー回帰直線差２乗和との和を算出し、更に、２台の前記撮影装置の間隔の２乗で除算してなる除算値を求め、該除算値を最小化させるように、２台の前記撮影装置の設置角度、設置間隔及び焦点距離を調整することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention , two imaging devices are installed on a substantially horizontal plane with an approximate target angle, an approximate target interval, and an approximate target focal length. The height direction angle and the width direction angle are measured, and the width direction position, the depth direction position, and the height direction position of each marker are calculated from the measurement angle, the approximate target angle, and the approximate target interval. The three-dimensional coordinates of the marker are obtained, and for each marker, the sum of squares of the difference between the height direction position measured by one of the imaging devices and the height direction position measured by the other imaging device. Calculate the sum of squares of all marker heights, calculate the distance between each marker from the three-dimensional coordinates of each marker, measure the distance between each marker, and measure and calculate the distance between each marker. Is the sum of squared differences Calculate the Kerr interval sum of squares, determine the regression line of three or more markers located on approximately the same straight line, the value obtained from the three-dimensional coordinates of each marker and the regression line, and the three-dimensional coordinates of each marker The total marker regression linear difference sum of squares, which is the sum of squares of the difference from the value obtained from the above, is calculated, and the total marker height difference square sum, the total marker interval square sum, and the total marker regression line difference 2 are calculated. The sum of the power and the sum is calculated, and further, a division value obtained by dividing by the square of the interval between the two imaging devices is obtained, and the two imaging devices are installed so as to minimize the division value. The angle, the installation interval, and the focal length are adjusted.
第１０の態様では、２台の撮影装置を、略水平面上に概略目標角度、概略目標間隔で設置している。ここで、概略目標角度とは、目測でほぼ設置目標角度であると判断される角度のことであり、具体的には、設置目標角度に対する角度ずれが各撮影装置で±５°以内のことである。概略目標間隔とは、目測でほぼ設置目標間隔であると判断される間隔のことであり、具体的には、設置目標間隔に対するずれが各撮影装置で±５％以内のことである。 In the tenth aspect , two photographing apparatuses are installed on a substantially horizontal plane with a substantially target angle and a substantially target interval. Here, the approximate target angle is an angle that is determined to be approximately the installation target angle by visual measurement. Specifically, the angle deviation with respect to the installation target angle is within ± 5 ° in each imaging device. is there. The approximate target interval is an interval that is determined to be substantially the installation target interval by visual measurement. Specifically, the deviation from the installation target interval is within ± 5% in each imaging apparatus.
その後、２台の撮影装置で各マーカーの高さ方向角度と幅方向角度とを計測する。そして、それらの計測角度と上記の概略目標角度及び概略目標間隔とから、各マーカーについて、幅方向位置（水平方向位置）と奥行き方向位置（例えばタイヤ軸方向位置）と高さ方向位置とを求め、各マーカーの３次元座標を求める。 Thereafter, the height direction angle and the width direction angle of each marker are measured by two photographing apparatuses. Then, the width direction position (horizontal direction position), the depth direction position (for example, the tire axial direction position), and the height direction position are obtained for each marker from these measurement angles and the approximate target angle and approximate target interval. The three-dimensional coordinates of each marker are obtained.
このようにして求めた各マーカーの高さ方向位置に基づき、各マーカーについて、一方の撮影装置で計測された高さ方向位置と他方の撮影装置で計測された高さ方向位置との差の２乗を求めて加算することにより全マーカー高さ差２乗和（各マーカー同士の高さ差の２乗の和）を算出する。 Based on the height direction position of each marker thus determined, for each marker, the difference between the height direction position measured by one imaging device and the height direction position measured by the other imaging device is 2 The sum of squares of all marker height differences (sum of squares of height differences between markers) is calculated by obtaining and adding the power.
また、上記の全マーカー間隔２乗和及び全マーカー回帰直線差２乗和を算出する。ここで、マーカーの回帰直線とはＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面における一次回帰式のことである。
全マーカー回帰直線差２乗和は、各マーカーの座標計算結果と一次回帰式の値の差の２乗の積算値で、一次回帰次の残差平方和のことである。
なお、概略直線上に位置するとは、定規などを用いて直線上に配置されていることを意味する。
Also, the above sum of all marker intervals and the sum of all marker regression linear differences are calculated. Here, the regression line of the marker is a linear regression equation in the XY plane, the YZ plane, and the ZX plane.
The total marker regression linear difference sum of squares is an integrated value of the square of the difference between the coordinate calculation result of each marker and the value of the primary regression equation, and is the residual sum of squares after the primary regression.
In addition, being located on a substantially straight line means being arranged on a straight line using a ruler or the like.
そして、全マーカー高さ差２乗和と全マーカー間隔２乗和と全マーカー回帰直線差２乗和との乗算値を最小化させるように、２台の撮影装置の設置角度、設置間隔及び焦点距離を調整する。 Then, the installation angle, the installation interval, and the focal point of the two imaging devices are minimized so as to minimize the product of the sum of squares of all marker heights, the sum of squares of all marker intervals, and the sum of squares of all marker regression lines. Adjust the distance.
上記調整では、撮影装置の設置間隔、設置角度及び焦点距離のキャリブレーション（較正）を行うことになる。よって、複数のビデオカメラを設置する際に、概略目標角度及び概略目標間隔となるように設置して、後は撮影画像から設置角度、設置間隔及び焦点距離をキャリブレーションすることができるので、被計測体の３次元形状測定を効率的に行うことができる。 In the above adjustment, calibration of the installation interval, installation angle, and focal length of the photographing apparatus is performed. Therefore, when installing a plurality of video cameras, it is possible to calibrate the installation angle, the installation interval, and the focal length from the captured image after installing them so as to have the approximate target angle and the approximate target interval. The three-dimensional shape measurement of the measuring body can be performed efficiently.
本発明の第１１の態様は、一方の撮影装置の画像の各マーカーと他方の撮影装置の画像の各マーカーとの組み合わせ全てについて色相の差の２乗和を算出して全マーカー色相差２乗和を算出し、前記全マーカー高さ差２乗和と前記全マーカー色相差２乗和との和が最小となる組み合わせを選定することにより各マーカーの座標のマッチングを行うことを特徴とする。 In an eleventh aspect of the present invention, the sum of squares of the hue differences is calculated for all combinations of the markers of the image of one photographing apparatus and the markers of the image of the other photographing apparatus, and all marker hue difference squares are calculated. The coordinates of each marker are matched by calculating a sum and selecting a combination that minimizes the sum of the square sum of all marker heights and the sum of squares of all marker hue differences.
ここで色相とは、色の成分比を用いて求められるものであり、例えば、Ｒを赤色光の光量、Ｂを青色光の光量、Ｇを緑色光の光量として、（Ｒ−Ｂ）／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）によって求められる値である。
第１１の態様では、上記組み合わせの数は、一方の撮影装置の画像の各マーカーと他方の撮影装置の画像の各マーカーとの積によって求められる。
Here, the hue is obtained by using a color component ratio. For example, R is a light amount of red light, B is a light amount of blue light, and G is a light amount of green light. R + G + B).
In the eleventh aspect , the number of the combinations is obtained by the product of each marker of the image of one imaging device and each marker of the image of the other imaging device.
本発明の第１２の態様は、２台の前記撮影装置で前記領域を複数回にわたって撮影し、一方の撮影装置の画像の各マーカーと他方の撮影装置の画像の各マーカーとの組み合わせ全てについて、色相の差の２乗和を算出して全マーカー色相差２乗和を算出することを各測定毎に行って全マーカー色相差２乗和平均値を求めるとともに、前記全マーカー高さ差２乗和を各測定毎に算出して全マーカー高さ差２乗和平均値を求め、前記全マーカー高さ差２乗和平均値と前記全マーカー色相差２乗和平均値との和が最小となる組み合わせを選定することにより各マーカーの座標のマッチングを行うことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, the region is imaged a plurality of times with the two imaging devices, and for all combinations of markers of the image of one imaging device and markers of the image of the other imaging device, The calculation of the sum of squares of the hue difference and the calculation of the sum of all marker hue difference squares is performed for each measurement to obtain the average value of the sum of all the marker hue differences, and the square of all the marker height differences. A sum is calculated for each measurement to obtain a square sum of all marker height differences, and the sum of the square sum of all marker height differences and the square sum of all marker hue differences is the smallest. The coordinate of each marker is matched by selecting a combination.
第１２の態様では、撮影装置に取り込まれた画像データからマーカーを同定する際に誤った判断をすることが充分に防止される。 In the twelfth aspect , it is sufficiently prevented that an erroneous determination is made when a marker is identified from image data captured by the photographing apparatus.
本発明によれば、被計測体が転動しているか否かに関わらず、撮影装置を短時間で容易に設定して被計測体形状を測定することができる３次元形状測定システム、及び、３次元形状測定方法とすることができる。 According to the present invention, a three-dimensional shape measuring system capable of easily setting a photographing apparatus in a short time and measuring the shape of the measured object regardless of whether the measured object is rolling, and It can be set as a three-dimensional shape measuring method.
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described and embodiments of the present invention will be described. In the second and subsequent embodiments, the same components as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る３次元形状測定システム１１は、空気入りタイヤ１０及びホイール９に取付けられた複数のマーカー１２が配置されている測定範囲の領域Ｑを撮影する２台のビデオカメラ１６、１８と、この領域Ｑを赤、緑、青の３色の光で照明する液晶プロジェクター１４と、ビデオカメラ１６、１８で撮影された画像データを演算処理する演算処理装置２０と、演算処理装置２０で算出された演算値に基づいて空気入りタイヤ１０の形状を画面に表示するディスプレイ２２と、が設けられている。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the three-dimensional
本実施形態では、赤、緑、青の三色の照明光の合計の光量が領域Ｑで一定（すなわち輝度が均一）である。また、液晶プロジェクター１４は、図２に示すように、タイヤ側面に沿った水平方向（後述のＸ軸方向）に紙面左側から紙面右側になるに従い、青色光の光量が徐々に増大するとともに、赤色光の光量が徐々に減少している（図９参照）。なお、図２では、領域Ｑの紙面左端では青色光の光量が０で赤色光と緑色光との光量比が１：１、紙面右端では赤色光の光量が０で緑色光と青色光との光量比が１：１、紙面左端と紙面右端との中間位置では赤、緑、青の光量比が１：２：１となるように設定して投射している例を示す。
In the present embodiment, the total amount of illumination light of three colors of red, green, and blue is constant in the region Q (that is, the luminance is uniform). Further, as shown in FIG. 2, the
図３、図４に示すように、本実施形態に係る３次元形状測定システム１１を用いる際には、予め、空気入りタイヤ１０にホイール９を組み込んだタイヤリム組立体１３を形成し、空気入りタイヤ１０及びホイール９に各々複数のマーカー１２を配置しておく（図３、図４では、空気入りタイヤ１０及びホイール９のサイド側の表面に約８０個のマーカー（Ｐｏｉｎｔ＃１〜Ｐｏｉｎｔ＃８０）を配置して貼り付けた例を示す）。
As shown in FIGS. 3 and 4, when using the three-dimensional
そして、少なくともマーカー１２が配置された領域Ｑを液晶プロジェクター１４で赤、緑、青の三色で照明し、ビデオカメラ１６、１８でこの領域Ｑを撮影して画像データを取得する。
Then, at least the area Q where the
本実施形態では、タイヤリム組立体１３を正面左側から撮影するビデオカメラ１６で撮影された画像データ（図３参照）、及び、タイヤリム組立体１３を正面右側から撮影するビデオカメラ１８で撮影された画像データ（図４参照）は何れも演算処理装置２０に送信され、演算処理される。そして、演算処理装置２０は、演算処理によって得られたデータに基づき、空気入りタイヤ１０の形状を画面に表示する。
In the present embodiment, image data (see FIG. 3) captured by the
以下、演算処理装置２０で、２台のビデオカメラ１６、１８で撮影された画像データに基づいて、空気入りタイヤ１０の３次元画像が算出されることを、図５を参照しながら説明する。
Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 5 that the
図５で、Ｘ軸方向はタイヤ側面に沿った水平方向、Ｙ軸方向はタイヤ軸方向、Ｚ軸方向はタイヤ側面に沿った上下方向である。また、ｃａｍｅｒａａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）はビデオカメラ１６の設置位置の座標であり、ｃａｍｅｒａｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）はビデオカメラ１８の設置位置の座標である。そして、ｔａｒｇｅｔ（ｘ，ｙ，ｚ）は１つのマーカー１２の位置である。
In FIG. 5, the X-axis direction is the horizontal direction along the tire side surface, the Y-axis direction is the tire axial direction, and the Z-axis direction is the up-down direction along the tire side surface. Further, camera a (x a , y a , z a ) is a coordinate of the installation position of the
ｔａｒｇｅｔの座標を示すｘ，ｙ及びｚは、以下の式で算出される。なお、ｚは、ビデオカメラ１６で撮影した画像データに基づいて算出可能であるとともに、ビデオカメラ１８で撮影した画像データに基づいても算出可能であるので、以下に示すように２通りの式で算出され得るが、値は原理的には互いに一致する。
ビデオカメラ１６、１８で計測されるマーカーの角度については、設置角度誤差などを考慮し、以下の式を用いて実際の方位、仰角に変換する。
本実施形態では、２台のビデオカメラ１６、１８を、略水平面上に、ロール角θroll、ヨー角（幅方向角度）θyaw、及び、ピッチ角（高さ方向角度）θpitch（何れも図６参照）が概略目標角度となるように設置する。その際、２台のビデオカメラ１６、１８の設置間隔（ｓｐａｎ、図５参照）を概略目標間隔にするとともに、焦点距離を概略目標焦点距離にする。ここで、図６及びθroll、θpitch、θyawで添え字１が付記されたものはビデオカメラ１６についての値、添え字２が付記されたものはビデオカメラ１８についての値を示す。なお、θpitch１＝−θpitch２となる。
In the present embodiment, two
そして、この概略目標角度及び概略目標間隔を初期値とする。 The approximate target angle and approximate target interval are set as initial values.
そして、２台のビデオカメラ１６、１８で各マーカー１２のピッチ角θpitchとヨー角θyawとロール角θrollとを計測する。本実施形態では１回の計測とする。
Then, the two
そして、それらの計測角度と概略目標角度と概略目標間隔とから、高さ（仰角）、及び、幅（方位角）を求め、各マーカー１２の水平方向位置（幅方向位置）ｘ、タイヤ軸方向位置（奥行き方向位置）ｙ、及び、高さ方向位置ｚを算出する。その際、初期焦点距離は規格値（２４ｍｍレンズなら２４ｍｍ）、或いは予め実測された値を用いる。
Then, the height (elevation angle) and the width (azimuth angle) are obtained from the measurement angle, the approximate target angle, and the approximate target interval, and the horizontal position (width direction position) x of each
そして、各マーカー１２の高さ方向位置ｚに基づいて、各マーカー１２について、一方のビデオカメラ１６で計測された高さ方向位置ｚと他方のビデオカメラ１８で計測された高さ方向位置ｚとの差の２乗を求めて加算することにより全マーカー高さ差２乗和を算出する。
Based on the height direction position z of each
また、各マーカー１２の水平方向位置ｘとタイヤ軸方向位置ｙと高さ方向位置ｚとから各マーカー同士の間隔の計算値を算出する。マーカー同士の間隔は、２つのマーカーの水平方向位置ｘの差の２乗とタイヤ軸方向位置ｙの差の２乗と高さ方向位置ｚの差の２乗とを加え、その平方根を算出することによって求める。また、各マーカー同士の間隔の実測値を予め測定しておく。
Moreover, the calculated value of the space | interval of each marker is calculated from the horizontal direction position x of each
そして、各マーカー同士の間隔の実測値と計算値との差の２乗を求めて加算することにより全マーカー間隔２乗和を算出する。 Then, the square sum of all marker intervals is calculated by calculating and adding the square of the difference between the measured value and the calculated value of the interval between the markers.
また、略同一直線上に位置するマーカーの回帰直線はＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面で一次回帰により求める。 In addition, a regression line of markers located on substantially the same straight line is obtained by linear regression on the XY plane, the YZ plane, and the ZX plane.
そして、全マーカー回帰直線差２乗和を、各マーカーの座標計算結果と一次回帰式の値の差の２乗の積算、又は、一次回帰時の残差平方和を合計することで算出する。 Then, the sum of squares of all marker regression linear differences is calculated by integrating the squares of the difference between the coordinate calculation result of each marker and the value of the primary regression equation, or summing the residual sum of squares at the time of primary regression.
そして、全マーカー高さ差２乗和と全マーカー間隔２乗和と全マーカー回帰直線差２乗和との乗算値を最小化させるように、２台のビデオカメラ１６、１８の設置角度（図６に示すθroll、θyaw、θpitch）、設置間隔、及び焦点距離を調整する。
Then, the installation angles of the two
なお、２台のビデオカメラ１６、１８の設置間隔、設置角度、焦点距離が正しく設定されていれば、上記高さ方向位置ｚは、２台のビデオカメラ１６、１８で原理的にそれぞれ同じ値となり、上記の差（高さ方向位置の差）はほぼ０となる。また、ホイール９上のマーカー間の距離はホイール９が剛体であるため一定になるべきものである。
If the installation interval, installation angle, and focal length of the two
上記の調整では、ビデオカメラ１６、１８の設置角度及び焦点距離のキャリブレーション（較正）を行うことになる。よって、ビデオカメラ１６、１８を設置する際に概略位置に設置して、後は撮影画像から設置角度、設置間隔及び焦点距離をキャリブレーションすることができるので、タイヤの３次元形状測定を短時間で効率的に行うことができる。
In the above adjustment, calibration of the installation angle and focal length of the
また、液晶プロジェクター１４が、Ｘ軸方向に赤色光の光量を連続して減少させるともに青色色の光量を連続して増大させるように変化させ、演算処理装置２０が赤色光と青色光との光量差に基づいて各マーカー１２の座標のマッチングを行っており、撮影画像のマッチング（Ｘ座標の同定）を行い易い。
In addition, the
更に、液晶プロジェクター１４から投射される赤、緑、青の三色の照明光の合計の光量（すなわち「Ｒ＋Ｇ＋Ｂ」の値）が領域Ｑで一定である。従って、以下の式（１）を用いてＸ座標を同定する際に同定し易い。
（Ｒ−Ｂ）／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ） （１）
ここで、Ｒは赤の照明光の光量を、Ｇは緑の照明光の光量を、Ｂは青の照明光の光量を、それぞれ示す。
Furthermore, the total amount of light of three colors of red, green, and blue projected from the liquid crystal projector 14 (that is, the value of “R + G + B”) is constant in the region Q. Therefore, it is easy to identify the X coordinate using the following formula (1).
(R−B) / (R + G + B) (1)
Here, R represents the amount of red illumination light, G represents the amount of green illumination light, and B represents the amount of blue illumination light.
また、領域Ｑに照明光を投射する照明装置として液晶プロジェクター１４を配置している。従って、簡易で軽量の装置を撮影装置として用いることができる。
Further, a
＜第１実施形態の実施例＞
本発明者は、図３、図４に示すように、タイヤリム組立体１３を構成する空気入りタイヤ１０及びホイール９のサイド側の表面に、マーカー１２として約８０個のマーカー（Ｐｏｉｎｔ＃１〜Ｐｏｉｎｔ＃８０）を配置して貼り付けた。マーカー位置については、各マーカーの中心位置をそのマーカーの位置としている。なお、本実施例で用いたタイヤリム組立体１３は建設車両用の大型の組立体である。
<Example of the first embodiment>
As shown in FIGS. 3 and 4, the inventor has about 80 markers (
マーカー１２のうち、Ｐｏｉｎｔ＃７５〜＃８０の６個のマーカー１２Ａと、Ｐｏｉｎｔ＃６１、＃６２の２個のマーカー１２Ｂと、Ｐｏｉｎｔ＃６３〜＃７４の１２個のマーカー１２Ｃとは、他のマーカーに比べて寸法を大きくしている。なお、マーカー１２Ａ及びマーカー１２Ｂでは、マーカー間隔の実測値が３００ｍｍである。
Among the
マーカー１２Ａ〜Ｃは、何れも、白四角２つと黒四角２つを中心点まわりに点対称に配置した市松模様状の対称マーカー１２Ｓとしている。本実施形態では、後述のビデオカメラ１６、１８の位置調整を行う際には対称マーカー１２Ｓの撮影画像を用いており、他のマーカーについては、ビデオカメラ１６、１８の位置調整には用いずに位置調整後のタイヤの３次元形状測定のためのマーカーとして利用している。
Each of the
本実施例で用いる３次元形状測定システム１１では、ビデオカメラ１６、１８としてフォトロン社製のビデオカメラ（商品名：ＦａｓｔｃａｍＭａｘ）を用い、焦点距離２４ｍｍの株式会社ニコン製のレンズ（Ｎｉｋｋｏｒ２４ｍｍＦ２Ｓ）を組み合わせた。また、演算処理装置２０として、ＩｍａｇｅＳｙｓｔｅｍ社製のハイエンド動作解析ソフトウェア（商品名：ＴＥＭＡ）がインストールされた装置を用いた。
In the three-dimensional
本実施例では、上記実施形態で説明したように、ビデオカメラ１６、１８を、略水平面上に概略目標角度、概略目標間隔、及び、概略目標焦点距離で設置した。これらの値を初期値として表１に示す。
更に、ビデオカメラ１６、１８で領域Ｑをそれぞれ撮影した。なお、ビデオカメラ１６、１８の撮影結果における各マーカー１２の位置をそれぞれ図７、図８に示す。
Further, the areas Q were photographed by the
本実施形態では、この撮影の際、各対称マーカー１２Ｓの高さ（仰角）、及び、幅（方位角）も求めた（図６参照）。そして、計測されたこれらの計測角度と概略目標角度と概略目標間隔と概略目標焦点距離とから各対称マーカー１２Ｓの水平方向位置（幅方向位置）ｘとタイヤ軸方向位置（奥行き方向位置）ｙと高さ方向位置ｚとを算出した。
In the present embodiment, the height (elevation angle) and the width (azimuth angle) of each
更に、式（１）を用い、光量のＸ軸方向の変化に基づいて各マーカーの３次元座標を求めた。その際に得られた、液晶プロジェクター１４で照明した状態での領域ＱのＸ軸方向における各色の光量分布を表２及び図９に示す。表２では、光量分布の一部を示しており、また、Ｘ、Ｙなどの座標を示す数値はｐｉｘｅｌで表示している。また、図９に示した３本の直線は、各色毎に光量分布を直線で示したものである。
また、図１０には、各Ｘ方向位置において式（１）により求めた値及び回帰直線Ｅを示す。本実施例では、（１）のように赤色光と青色光との光量差を全色の光量の合計値で除算しているので、明るさのばらつきの影響が小さくなっている。従って、図１０から判るように、各マーカーにおける（１）の値に基づき、Ｘ軸方向位置を間違うことなく同定できることが判る。すなわち、演算処理装置２０のプログラムソフトにマーカーの色を数値化する機能が備えられていなくても、このように各マーカーのＸ軸方向位置を間違うことなく同定できる。なお、仮にプログラムソフトで認識させたと仮定し、ばらつき７％程度として乱数でばらつきを付加し、ビデオカメラ１６、１８で認識された色について計算させると、図１１に示す結果となる。
In addition, FIG. 10 shows the values obtained by Equation (1) and the regression line E at each position in the X direction. In the present embodiment, as shown in (1), the light amount difference between the red light and the blue light is divided by the total value of the light amounts of all the colors, so that the influence of the brightness variation is small. Therefore, as can be seen from FIG. 10, it can be seen that the position in the X-axis direction can be identified without error based on the value of (1) in each marker. That is, even if the program software of the
また、本実施例では、全マーカー高さ差２乗和の平均値に全マーカー光量差２乗和の平均値を調整係数倍（本実施例では１０００倍）した値を加えて加算値を算出した。この結果を図１２（Ａ）に、図１２（Ａ）の紙面左端の欄のみの拡大図を図１２（Ｂ）に示す。 Further, in this embodiment, an addition value is calculated by adding a value obtained by multiplying an average value of all marker light amount difference square sums by an adjustment coefficient (1000 times in this embodiment) to an average value of all marker height difference square sums. did. FIG. 12A shows the result, and FIG. 12B shows an enlarged view of only the left end column of FIG. 12A.
そして、この加算値が最小となる組み合わせを選定した。後述の＜比較例＞で示すように、従来ではビデオカメラ（右側のカメラ）１６による「Ｒ Ｐｏｉｎｔ＃５」との組み合わせ候補であったビデオカメラ（左側のカメラ）１８による「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃２３」や「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃４２」という誤った候補は、Ｘ座標の違いによる色の差の違いによって、候補から外れている。これ以外にも、従来では誤った候補となっているマーカーが組み合わせ候補から外れている。この結果、誤りの比率が、従来では５／５０の割合であったのが、本実施例では０／５０と激減している。なお、全マーカー高さ差２乗和の平均値を算出する際、２台のビデオカメラ１６、１８で各対称マーカー１２Ｓの３次元座標を時間軸をずらして複数回にわたって求め、その平均値を求めてもよい。
Then, a combination that minimizes the added value was selected. As will be described later in <Comparative Example>, “
また、本実施例では、上記の全マーカー高さ差２乗和だけでなく、全マーカー間隔２乗和、及び、全マーカー回帰直線差２乗和も算出した。各２乗和の算出結果を表１に併せて示す。そして、「マーカー高さ差２乗和」と「マーカー回帰直線差２乗和」と「マーカー間隔２乗和」との３者の和をカメラ設置間隔の２乗で除算した値を、評価値として算出した。この評価値も表１に併せて示す。 Further, in this example, not only the above-described total marker height difference square sum but also the total marker interval square sum and the total marker regression linear difference square sum were calculated. The calculation results of each square sum are also shown in Table 1. Then, the value obtained by dividing the sum of the three of “marker height difference square sum”, “marker regression line difference square sum”, and “marker interval square sum” by the square of the camera installation interval is an evaluation value. Calculated as This evaluation value is also shown in Table 1.
その後、この乗算値を最小化させるように、２台のビデオカメラ１６、１８の設置角度（図６に示すθroll、θyaw、θpitch）、設置間隔（図５に示すｓｐａｎ）、及び焦点距離を調整し、最適化を図った。最適化を図った後の設置角度、設置間隔、焦点距離、全マーカー高さ差２乗和、全マーカー間隔２乗和、全マーカー回帰直線差２乗和、及び、評価値を、最適値として表１に併せて示す。また、最適化を図った後に計測された各マーカー１２の３次元座標を図１３〜図１５に示す。
Thereafter, the installation angles (θroll, θyaw, θpitch shown in FIG. 6), installation intervals (span shown in FIG. 5), and focal length of the two
更に、ホイール面がＸ−Ｚ平面でＹ軸がホイール面に直交する軸となるように座標変換して図示したものを図１６〜図１８に示す。図１６〜図１８で、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃとは空気入りタイヤ１０及びホイール９に配置された対称マーカー１２Ｓを示し、Ｐｌａｔｅとはタイヤに下方から当接している路面（板部材）の側面に配置された対称マーカー１２Ｓを示し、ＥＸＣＥＬとは空気入りタイヤ１０に配置され後述のＶ−ＳＴＡＲＳ（市販の測定装置）に特定させるマーカーの座標をＥＸＣＥＬで算出したものを示し、Ｗｈｅｅｌとはホイール９の表面に配置されＶ−ＳＴＡＲＳに特定させるマーカーを示す。なお、このＶ−ＳＴＡＲＳは、本実施例で用いた３次元形状測定システム１１に比べ、カメラ等の設定に時間がかかるデメリットがあるが、マーカー１２の座標を正確に測定できるシステムである。
Further, FIG. 16 to FIG. 18 show coordinate transformations such that the wheel surface is an XZ plane and the Y axis is an axis orthogonal to the wheel surface. In FIGS. 16 to 18, “Symmetric” indicates a
（市販の測定装置との計測精度の比較）
更に、本発明者は、Ｖ−ＳＴＡＲＳで各マーカー１２の座標を計測した。そして、Ｖ−ＳＴＡＲＳで得られた各マーカー１２の座標と、本実施例で用いた３次元形状測定システム１１で得られた各マーカー１２のＥＸＣＥＬで表示した座標との差を、Ｘ軸方向（タイヤ側面に沿った水平方向）、Ｙ軸方向（タイヤ軸方向）、Ｚ軸方向（タイヤ側面に沿った上下方向）のそれぞれについて算出した。算出結果を図１９〜図２１に示す。
(Comparison of measurement accuracy with commercially available measuring equipment)
Furthermore, this inventor measured the coordinate of each
図１９〜図２１から判るように、Ｘ軸方向の差の最大値ＤＸｍａｘは１．４３ｍｍで、Ｙ軸方向の差の最大値ＤＹｍａｘは１．３１ｍｍで、Ｚ軸方向の差の最大値ＤＺｍａｘは１．６５ｍｍであった。従って、本実施例で用いた３次元形状測定システム１１では、Ｖ−ＳＴＡＲＳとほぼ同等の精度でマーカー１２の座標を計測できたこと、すなわちＶ−ＳＴＡＲＳとほぼ同等の精度でタイヤの３次元形状を計測できることが判った。
As can be seen from FIGS. 19 to 21, the maximum value DXmax in the X-axis direction is 1.43 mm, the maximum value DYmax in the Y-axis direction is 1.31 mm, and the maximum difference DZmax in the Z-axis direction is It was 1.65 mm. Therefore, in the three-dimensional
（タイヤを転動させた状態での計測）
また、タイヤリム組立体１３を回転装置に取付けて転動させ、転動させない場合と同様にビデオカメラ１６、１８の位置調整を行い、本実施例の３次元形状測定システム１１で各マーカー１２の座標を算出した。算出された座標を図２２〜図２７に示す。図２５〜図２７は、図２２〜図２４の各拡大図である。図２２〜図２７で、Ｒｏｌｌｉｎｇとは、Ｖ−ＳＴＡＲＳに特定させた小さいマーカーに代えて対称マーカー１２Ｓを同じ位置に配置して得られた座標を示す。
(Measurement with the tire rolling)
Further, the position of the
図２２〜図２４から判るように、転動しているタイヤリム組立体であっても、高い精度で計測されることが判った。 As can be seen from FIG. 22 to FIG. 24, even a rolling tire rim assembly was measured with high accuracy.
以上説明したように、本実施例では、ビデオカメラ１６、１８を設置する際に概略位置に設置して、後は撮影画像から設置角度、設置間隔及び焦点距離をキャリブレーションすることによって高い精度で計測できることが確認された。
As described above, in this embodiment, the
また、タイヤの３次元形状を測定する際、対称マーカー１２Ｓのみの計測でビデオカメラ１６、１８の設置角度、設置間隔及び焦点距離をキャリブレーションし、その後、全てのマーカー１２の座標のマッチングを行うことができる。このことは、マーカー１２が多数（例えば１００以上）である場合に特に有効である。
Further, when measuring the three-dimensional shape of the tire, the installation angles, the installation intervals, and the focal lengths of the
＜比較例＞
本比較例では、上記実施例に比べ、全マーカー高さ差２乗和の平均値に全マーカー光量差２乗和の平均値を１０００倍した値を加算してこの加算値が最小となる組み合わせを選定することに代えて、全マーカー高さ差２乗和の平均値が最小となる組み合わせを選定する従来の装置（従来の３次元形状測定システム）を用いた。全マーカー高さ差２乗和の平均値を図２８（Ａ）に、図２８（Ａ）の紙面左端の欄のみの拡大図を図２８（Ｂ）に示す。
<Comparative example>
In this comparative example, in comparison with the above embodiment, a combination of the average value of all marker height difference square sums multiplied by 1000 times the average value of all marker height difference sums of squares is added to minimize the sum. Instead of selecting, a conventional apparatus (conventional three-dimensional shape measurement system) for selecting a combination that minimizes the average value of the sum of squares of all marker heights was used. FIG. 28A shows an average value of the sum of squares of all marker height differences, and FIG. 28B shows an enlarged view of only the leftmost column in FIG. 28A.
図２８（Ｂ）から判るように、ビデオカメラ（右側のカメラ）１６による「Ｒ Ｐｏｉｎｔ＃５」との組み合わせ候補としては、ビデオカメラ（左側のカメラ）１８による「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃０５」、「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃２３」や「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃４２」が挙げられる。そして、従来の装置では、この最小値を選定するので、「Ｌ Ｐｏｉｎｔ＃４２」という誤った判断で選定される。
As can be seen from FIG. 28 (B), combinations of “
なお、以上の説明では、空気入りタイヤ１０をホイール９に組み込んでなるタイヤリム組立体１３の３次元形状を測定したが、組み込む途中の状態であっても３次元形状を測定することが可能である。
In the above description, the three-dimensional shape of the
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図２９に示すように、本実施形態では、領域ＱのＸ軸方向に、赤色光の光量変化の割合が連続して複数段にわたって変化している（図２９では、光量変化を示す山３２が３つ描かれている例を示す）。なお、本実施形態では、緑色光及び青色光の光量は領域Ｑ内で一定としているが、青色光や緑色光の光量についても紙面左端から紙面右端にかけて連続して複数段にわたって変化させてもよい。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. As shown in FIG. 29, in the present embodiment, the ratio of the change in the light quantity of red light continuously changes over a plurality of stages in the X-axis direction of the region Q (in FIG. 29, the
本実施形態により、Ｘ軸方向に対する赤色光の光量変化の割合（傾き）が大きくなるので、各マーカー１２のＸ軸方向の座標位置の判別能力を高くすることができる。
According to the present embodiment, since the ratio (inclination) of the change in the amount of red light with respect to the X-axis direction is increased, the ability to determine the coordinate position of each
なお、図３０に示すように、Ｘ軸方向幅に対する赤色光の光量変化の割合（傾き）が山３２と比べて異なっている山３４が形成されていてもよい。これにより、同一パターンの山が連なっていてマーカー１２の対応する山を他の山と誤って判断することが回避される。また、本実施形態では赤色光の光量を変化させることで説明したが、光量変化させる光を緑色光や青色光としても同様の作用、効果が得られる。
In addition, as shown in FIG. 30, a
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図３１に示すように、本実施形態では、第２実施形態に比べ、Ｘ軸方向に対する赤色光の光量の変化のしかたが異なっている。すなわち、Ｘ軸方向に対する赤色光の光量変化の割合は、第２実施形態では湾曲線を描くように山３２が連なっていたが、本実施形態では三角形状（例えば二等辺三角形状）を描くように山４２が連なっている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. As shown in FIG. 31, the present embodiment is different from the second embodiment in how the amount of red light changes in the X-axis direction. In other words, the ratio of the change in the amount of red light with respect to the X-axis direction is such that the
これにより、光量変化の傾き方向が反転する領域部分であっても、すなわち光量変化の割合の極大付近及び極小付近であっても傾きが小さくなることが回避されるので、各マーカー１２のＸ軸方向の座標位置の判別能力をより高くすることができる。 This prevents the inclination from being reduced even in the region where the inclination direction of the light quantity change is reversed, that is, near the maximum and the minimum of the ratio of the light quantity change. The ability to discriminate the coordinate position in the direction can be further increased.
なお、第２実施形態と同様、図３２に示すように、Ｘ軸方向幅に対する赤色光の光量変化の割合（傾き）が山４２と比べて異なっている山４４が形成されていてもよい。これにより、同一パターンの山が連なっていてマーカー１２の対応する山を他の山と誤って判断することが回避される。
Similar to the second embodiment, as shown in FIG. 32, a
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、これらの実施形態では転動していない空気入りタイヤを計測することを例に挙げて説明したが、本発明では、転動しているタイヤであっても３次元形状を計測することができ、更には、タイヤ以外の一般的な物体であっても３次元形状を計測することができる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments. However, these embodiments are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in these embodiments, the example of measuring a pneumatic tire that is not rolling has been described as an example. However, in the present invention, a three-dimensional shape can be measured even for a rolling tire. Furthermore, even a general object other than a tire can measure a three-dimensional shape. It goes without saying that the scope of rights of the present invention is not limited to these embodiments.
１０ 空気入りタイヤ（被計測体）
１１ ３次元形状測定システム
１２ マーカー
１２Ａ〜Ｃ マーカー
１２Ｓ マーカー
１４ 液晶プロジェクター（照明装置）
１６ ビデオカメラ
１８ ビデオカメラ
２０ 演算処理装置（演算処理手段）
２２ ディスプレイ（表示手段）
θroll ロール角（概略目標角度、設置角度）
θyaw ヨー角（概略目標角度、設置角度）
θpitch ピッチ角（概略目標角度、設置角度）
Ｑ 領域
ｓｐａｎ 設置間隔
ｘ 水平方向位置（幅方向位置）
ｙ タイヤ軸方向位置（奥行き方向位置）
ｚ 高さ方向位置
10 Pneumatic tire (measurement object)
11 Three-dimensional
16
22 Display (display means)
θroll Roll angle (rough target angle, installation angle)
θyaw Yaw angle (rough target angle, installation angle)
θpitch Pitch angle (Approximate target angle, installation angle)
Q area span installation interval x horizontal position (width direction position)
y Tire axial direction position (depth direction position)
z Height direction position
Claims (9)
各マーカーが配置されている領域を撮影する２台の撮影装置と、
光量が一定で、２台の前記撮影装置を結ぶ直線方向に色の成分比を変化させて前記被計測体に照射する照明装置と、
前記撮影装置で撮影された画像データを演算処理することにより、色の成分比の変化に基づく座標のマッチングを行いつつ各マーカーの３次元座標を算出する演算処理手段と、
前記演算処理手段で算出された前記３次元座標に基づいて、前記被計測体の少なくとも一部の形状を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする３次元形状測定システム。 A system for measuring a three-dimensional shape of the measurement object by arranging a plurality of markers on the surface of the measurement object,
Two imaging devices for imaging the area where each marker is located;
An illumination device that irradiates the object to be measured by changing a color component ratio in a linear direction connecting the two imaging devices with a constant light amount;
An arithmetic processing means for calculating the three-dimensional coordinates of each marker while performing the matching of the coordinates based on the change in the color component ratio by performing arithmetic processing on the image data captured by the imaging device;
Display means for displaying at least a part of the shape of the object to be measured based on the three-dimensional coordinates calculated by the arithmetic processing means;
A three-dimensional shape measurement system comprising:
各マーカーが配置されている領域を撮影する２台の撮影装置を設置し、
光量が一定で、２台の前記撮影装置を結ぶ直線方向に色の成分比を変化させて前記被計測体に光を照射し、
前記撮影装置で撮影された画像データを演算処理することにより、色の成分比の変化に基づく座標のマッチングを行いつつ各マーカーの３次元座標を算出し、
算出された前記３次元座標に基づいて、前記被計測体の少なくとも一部の形状を表示することを特徴とする３次元形状測定方法。 Place multiple markers on the surface of the measurement object,
Set up two imaging devices to capture the area where each marker is placed,
The amount of light is constant, the component ratio of the color is changed in a linear direction connecting the two imaging devices, and the measurement object is irradiated with light,
By calculating the image data photographed by the photographing device, the three-dimensional coordinates of each marker are calculated while matching the coordinates based on the change in the color component ratio,
A three-dimensional shape measuring method, comprising: displaying at least a part of the shape of the measurement object based on the calculated three-dimensional coordinates.
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