JPH01221612A - 立体形状再生装置 - Google Patents
立体形状再生装置Info
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- JPH01221612A JPH01221612A JP63048340A JP4834088A JPH01221612A JP H01221612 A JPH01221612 A JP H01221612A JP 63048340 A JP63048340 A JP 63048340A JP 4834088 A JP4834088 A JP 4834088A JP H01221612 A JPH01221612 A JP H01221612A
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- Image Generation (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は立体形状再生装置に関し、たとえば物体や地
形の立体形状を簡便にかつ高精度に再生するための等高
線からの立体形状の再生に関するものであり、特に、コ
ンピュータグラフィックスやロボット工学における三次
元物体の立体形状ならびに地図や天気図などの等高線図
形をデータベース化したり、三次元的に表示するための
立体形状再生装置に関する。
形の立体形状を簡便にかつ高精度に再生するための等高
線からの立体形状の再生に関するものであり、特に、コ
ンピュータグラフィックスやロボット工学における三次
元物体の立体形状ならびに地図や天気図などの等高線図
形をデータベース化したり、三次元的に表示するための
立体形状再生装置に関する。
[従来の技術]
等高線から立体形状を表わす方法としては、X。
Y、Zの三次元座標値をもとにしてワイヤフレームモデ
ルなどを生成する方法が一般に行なわれている。等高線
を入力する方法としては、等高線の描かれた写真や図面
を光学的に読取る装置、または物体の立体形状の場合に
は立体形状のモアレ縞として表現した画像を同じく光学
的に読取る装置、あるいは電子的に画像処理を行なって
モアレ縞を生成させる装置などが用いられている。
ルなどを生成する方法が一般に行なわれている。等高線
を入力する方法としては、等高線の描かれた写真や図面
を光学的に読取る装置、または物体の立体形状の場合に
は立体形状のモアレ縞として表現した画像を同じく光学
的に読取る装置、あるいは電子的に画像処理を行なって
モアレ縞を生成させる装置などが用いられている。
第5図は上述のような方法で入力された等肩線からワイ
ヤフレームモデルを生成する方法を示す図であり、特に
、第5図(a)はもとの等肩線の画像を示し、第5図(
b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例を示す図
である。
ヤフレームモデルを生成する方法を示す図であり、特に
、第5図(a)はもとの等肩線の画像を示し、第5図(
b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例を示す図
である。
第5図(a)において、等肩線201が描かれた画像平
面内において、走査線202によって水平に所定の間隔
で走査しながら等肩線201と走査線202との交点2
03が求められる。この求められた交点203によって
、その画像上の位置から三次元座標のX、Yを求めるこ
とができ、またそれは等肩線201上にあることから、
三次元座標の2を求めることができる。したがって、交
点203をそれぞれの走査線上において求め、同一走査
線上の相隣り合う交点および相隣り合う走査線上の交点
を交差しないように結んでいくことによって、物体の表
面をたとえば互いに一辺を共有し合う多数の三角形の集
まりによって覆うことができ、立体形状を成る程度第5
図(b)に示すようなワイヤフレームモデルとして再生
することができる。
面内において、走査線202によって水平に所定の間隔
で走査しながら等肩線201と走査線202との交点2
03が求められる。この求められた交点203によって
、その画像上の位置から三次元座標のX、Yを求めるこ
とができ、またそれは等肩線201上にあることから、
三次元座標の2を求めることができる。したがって、交
点203をそれぞれの走査線上において求め、同一走査
線上の相隣り合う交点および相隣り合う走査線上の交点
を交差しないように結んでいくことによって、物体の表
面をたとえば互いに一辺を共有し合う多数の三角形の集
まりによって覆うことができ、立体形状を成る程度第5
図(b)に示すようなワイヤフレームモデルとして再生
することができる。
[発明が解決しようとする課題]
上述の方法では、等肩線201が画像内で離散的にしか
存在しないため、1本の走査線202上で三次元座標を
知ることのできる点は等肩線と走査線202との交点に
限定され、各等高線201の間の部分の立体形状を実際
の対象に対して忠実に再現することができない。1本の
走査線202上の相隣り合う交点の間の点の三次元座標
値をスプライン曲線などで補間する方法もあるが、デー
タの処理が複雑となる上に、やはり立体形状を忠実に再
現するのは困難である。また、走査線202の間隔dを
小さくして走査線の本数を多くすればより良い形状の再
生結果が得られるが、その半面データ量が膨大になり、
簡単な形状の物体であっても大容量のデータの処理装置
や記憶装置を必要とし、非常に不経済となる。
存在しないため、1本の走査線202上で三次元座標を
知ることのできる点は等肩線と走査線202との交点に
限定され、各等高線201の間の部分の立体形状を実際
の対象に対して忠実に再現することができない。1本の
走査線202上の相隣り合う交点の間の点の三次元座標
値をスプライン曲線などで補間する方法もあるが、デー
タの処理が複雑となる上に、やはり立体形状を忠実に再
現するのは困難である。また、走査線202の間隔dを
小さくして走査線の本数を多くすればより良い形状の再
生結果が得られるが、その半面データ量が膨大になり、
簡単な形状の物体であっても大容量のデータの処理装置
や記憶装置を必要とし、非常に不経済となる。
それゆえに、この発明の主たる目的は、等高線図形のデ
ータベース化や三次元的な図化を行なうにあたって、等
高線上に曲率に応じた節点を発生させ、それらを接続す
ることによって等肩線で表わされる対象の立体形状を簡
便な方法でより忠実になおかつ少ないデータ量で表現で
きる立体形状再生装置を提供することである。
ータベース化や三次元的な図化を行なうにあたって、等
高線上に曲率に応じた節点を発生させ、それらを接続す
ることによって等肩線で表わされる対象の立体形状を簡
便な方法でより忠実になおかつ少ないデータ量で表現で
きる立体形状再生装置を提供することである。
[課題を解決するための手段]
この発明は立体形状再生装置であって、等高線情報を入
力するための入力手段と、入力された等高線情報に基づ
く等肩線の曲率に応じて節点を発生する節点発生手段と
、発生された節点のうち短い節点間を接続するための節
点接続手段を備えて構成したものである。
力するための入力手段と、入力された等高線情報に基づ
く等肩線の曲率に応じて節点を発生する節点発生手段と
、発生された節点のうち短い節点間を接続するための節
点接続手段を備えて構成したものである。
入力手段としては、好ましくは物体に基準格子を投影す
る投影手段と、投影された基準格子の変形格子像を撮像
するための撮像手段と、基準格子と光学的に等価な格子
パターンを発生する格子パターン発生手段と、発生され
た格子パターンと撮影された変形格子像パターンを乗算
して等肩線を示すモアレ縞を発生させるための乗算手段
を含んで構成される。
る投影手段と、投影された基準格子の変形格子像を撮像
するための撮像手段と、基準格子と光学的に等価な格子
パターンを発生する格子パターン発生手段と、発生され
た格子パターンと撮影された変形格子像パターンを乗算
して等肩線を示すモアレ縞を発生させるための乗算手段
を含んで構成される。
[作用]
この発明に係る立体形状再生装置は、入力された等高線
図形において、等高線上に曲率に応じて節点を発生させ
、相隣り合う等高線上の節点を接続して立体形状をワイ
ヤフレームモデルとして表現し、対象の立体形状を忠実
に再生する。
図形において、等高線上に曲率に応じて節点を発生させ
、相隣り合う等高線上の節点を接続して立体形状をワイ
ヤフレームモデルとして表現し、対象の立体形状を忠実
に再生する。
[発明の実施例]
第2図はモアレ縞を生成させるための代表的な方法であ
る投影法を説明するための図である。
る投影法を説明するための図である。
まず、実施例の説明に先立って、第2図を参照して、モ
アレ縞を用いた物体の立体形状を測定する方法について
説明する。第2図において、測定対象物1から所定距離
離れた位置に基準格子2が設けられ、基準格子2の近傍
に光源3が配置されている。また、基準格子2と測定対
象物1との間にはレンズ4が配置されている。したがっ
て、光源3から照射された光は基準格子2を通り、レン
ズ4によって測定対象物1上に投影される。それによっ
て、測定対象物1上には基準格子2の影(以下、変形格
子像と称する)が投影される。
アレ縞を用いた物体の立体形状を測定する方法について
説明する。第2図において、測定対象物1から所定距離
離れた位置に基準格子2が設けられ、基準格子2の近傍
に光源3が配置されている。また、基準格子2と測定対
象物1との間にはレンズ4が配置されている。したがっ
て、光源3から照射された光は基準格子2を通り、レン
ズ4によって測定対象物1上に投影される。それによっ
て、測定対象物1上には基準格子2の影(以下、変形格
子像と称する)が投影される。
基準格子2に隣接して観察格子5が配置される。
この観察格子5は変形格子像と干渉させてモアレ縞を生
成させるためのものである。観察格子5と測定対象物1
との間にはレンズ6が配置されていて、このレンズ6は
変形格子像を観察格子5上に結像させる。観察格子5上
に生成されたモアレ縞はテレビカメラ7によって撮影さ
れる。なお、第2図において8はモアレ縞として観察さ
れる等肩線であり、Nはそれぞれのモアレ縞の次数を示
し、ZNは次数Nのモアレ縞が生成される位置であり、
格子線位置を基準としている。
成させるためのものである。観察格子5と測定対象物1
との間にはレンズ6が配置されていて、このレンズ6は
変形格子像を観察格子5上に結像させる。観察格子5上
に生成されたモアレ縞はテレビカメラ7によって撮影さ
れる。なお、第2図において8はモアレ縞として観察さ
れる等肩線であり、Nはそれぞれのモアレ縞の次数を示
し、ZNは次数Nのモアレ縞が生成される位置であり、
格子線位置を基準としている。
モアレ縞は、基準格子2を測定対象物1の手前に置き、
点または線光源3よりレンズ4で測定対象物1の表面に
基準格子2の変形格子像を結像させ、その変形格子像を
さらに観察格子5を介して光源3と同じ高さの位置から
レンズ6で結像させたとき、変形格子像と観察格子5の
空間周波数変調の結果生成される干渉縞であり、この干
渉縞が測定対象物1の立体形状を地図の等肩線のごとく
表わす。
点または線光源3よりレンズ4で測定対象物1の表面に
基準格子2の変形格子像を結像させ、その変形格子像を
さらに観察格子5を介して光源3と同じ高さの位置から
レンズ6で結像させたとき、変形格子像と観察格子5の
空間周波数変調の結果生成される干渉縞であり、この干
渉縞が測定対象物1の立体形状を地図の等肩線のごとく
表わす。
また、上述の方法の他に、測定対象物1の表面にできた
変形格子像のみをテレビカメラ7で撮影しておき、この
撮影した変形格子像に必要゛に応じて、変形格子像を生
成させた基準格子2と光学的に等価な格子間隔を有する
格子を重ねたり、あるいは該格子間隔で変形格子像をサ
ンプリングしたりして、測定対象物1のモアレ縞を生成
させる方法も知られている。
変形格子像のみをテレビカメラ7で撮影しておき、この
撮影した変形格子像に必要゛に応じて、変形格子像を生
成させた基準格子2と光学的に等価な格子間隔を有する
格子を重ねたり、あるいは該格子間隔で変形格子像をサ
ンプリングしたりして、測定対象物1のモアレ縞を生成
させる方法も知られている。
上述のようにして生成したモアレ縞をもとにして、物体
の立体形状を測定する方法について、以下に説明する。
の立体形状を測定する方法について、以下に説明する。
テレビカメラ7などの撮像素子によって上述の方法で発
生させたモアレ縞を撮影し、輝度信号をA/D変換した
後、雑音を除くためのフィルタリング処理および2値化
処理を行なってモアレ縞のみが抽出される。モアレ縞は
細線化処理によって1画素の幅の2値画像とされ、凹凸
判定および縞次数の判定が行なわれる。凹凸の判定方法
としては、基準格子2または観察格子5の位相を基準と
なる値に設定して生成させたモアレ縞と、位相をシフト
させて生成させたモアレ縞とを比較し、モアレ縞の移動
方向から凹凸の判定を行なう。
生させたモアレ縞を撮影し、輝度信号をA/D変換した
後、雑音を除くためのフィルタリング処理および2値化
処理を行なってモアレ縞のみが抽出される。モアレ縞は
細線化処理によって1画素の幅の2値画像とされ、凹凸
判定および縞次数の判定が行なわれる。凹凸の判定方法
としては、基準格子2または観察格子5の位相を基準と
なる値に設定して生成させたモアレ縞と、位相をシフト
させて生成させたモアレ縞とを比較し、モアレ縞の移動
方向から凹凸の判定を行なう。
また、縞次数の判定方法としては、基準格子の一部にマ
ークを付けておいて撮影した変形格子像からマークの付
いた格子を光走査などで判定し、一方変形格子像をサン
プリングする方法をとれば、何番目の格子を重ねてマー
クの付いた格子を見ているかを知ることができる。それ
によって、マークの付いた格子の番号とマークの付した
格子を重ねて見ている格子の番号との差から縞次数の判
定が行なわれる。この縞次数からそれぞれのモアレ縞の
奥行方向の座標は、次数Nのモアレ縞が生成される位置
の基準格子2からの距離をZN+光源3とテレビカメラ
7の光軸間の距離を1.基準格子間隔をP、格子面とレ
ンズ4の主点間の距離をaおよびモアレ縞の次数をNと
すると、ZN ma * 1/b−N
−(1)但し、N−1,2・・・ によって求められる。さらに、それぞれのモアレ縞を構
成している画素の横方向および縦方向の位置座標からX
およびY座標がそれぞれ計算によって求められ、物体の
立体形状を三次元座標値として得ることができる。
ークを付けておいて撮影した変形格子像からマークの付
いた格子を光走査などで判定し、一方変形格子像をサン
プリングする方法をとれば、何番目の格子を重ねてマー
クの付いた格子を見ているかを知ることができる。それ
によって、マークの付いた格子の番号とマークの付した
格子を重ねて見ている格子の番号との差から縞次数の判
定が行なわれる。この縞次数からそれぞれのモアレ縞の
奥行方向の座標は、次数Nのモアレ縞が生成される位置
の基準格子2からの距離をZN+光源3とテレビカメラ
7の光軸間の距離を1.基準格子間隔をP、格子面とレ
ンズ4の主点間の距離をaおよびモアレ縞の次数をNと
すると、ZN ma * 1/b−N
−(1)但し、N−1,2・・・ によって求められる。さらに、それぞれのモアレ縞を構
成している画素の横方向および縦方向の位置座標からX
およびY座標がそれぞれ計算によって求められ、物体の
立体形状を三次元座標値として得ることができる。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
まず、第1図を参照して、この発明の一実施例の構成に
ついて説明する。プロジェクタ31は基準格子を物体に
投影するためのものであり、物体に投影された基準格子
の変形格子像はテレビカメラ32によって撮影される。
ついて説明する。プロジェクタ31は基準格子を物体に
投影するためのものであり、物体に投影された基準格子
の変形格子像はテレビカメラ32によって撮影される。
テレビカメラ32の撮影出力であるアナログ映像信号は
A/D変換器33に与えられ、サンプリングされてディ
ジタル信号に変換される。このディジタル信号はノイズ
除去フィルタ34に与えられ、量子化ノイズが除去され
る。量子化ノイズの除去された変形格子像パターンは乗
算器36に与えられる。
A/D変換器33に与えられ、サンプリングされてディ
ジタル信号に変換される。このディジタル信号はノイズ
除去フィルタ34に与えられ、量子化ノイズが除去され
る。量子化ノイズの除去された変形格子像パターンは乗
算器36に与えられる。
格子パターン発生器35は電子的に格子パターンを発生
するためのものであって、この格子パターン発生器35
から発生された格子パターンは乗算器36に与えられる
。乗算器36は格子パターン発生器35から発生された
電子的な格子パターンと変形格子像を乗算することによ
り、モアレ縞を生成する。乗算器36の出力はローパス
フィルタ37に与えられ、乗算器36の出力画像から変
形格子像や電子的に発生された格子パターンなどの空間
周波数の高い成分が取り除かれ、モアレ縞のみが抽出さ
れる。ローパスフィルタ37の出力はしきい値処理部3
8に与えられる。しきい値処理部38はローパスフィル
タ37の出力画像を2値化するためのものであり、2値
化されたモアレ縞は細線化処理部381に与えられる。
するためのものであって、この格子パターン発生器35
から発生された格子パターンは乗算器36に与えられる
。乗算器36は格子パターン発生器35から発生された
電子的な格子パターンと変形格子像を乗算することによ
り、モアレ縞を生成する。乗算器36の出力はローパス
フィルタ37に与えられ、乗算器36の出力画像から変
形格子像や電子的に発生された格子パターンなどの空間
周波数の高い成分が取り除かれ、モアレ縞のみが抽出さ
れる。ローパスフィルタ37の出力はしきい値処理部3
8に与えられる。しきい値処理部38はローパスフィル
タ37の出力画像を2値化するためのものであり、2値
化されたモアレ縞は細線化処理部381に与えられる。
細線化処理部381は、しきい値処理部38の出力画像
を細線化するためのものであり、細線化されたモアレ縞
画像が次数判定処理部39に与えられる。次数判定処理
部39は細線化されたモアレ縞の次数を判定するもので
ある。次数の判定されたモアレ縞は節点発生器40に与
えられる。節点発生器40は細線化されたモアレ縞の曲
率に応じて、各節点の三次元座標値を発生するものであ
る。節点発生器40によって得られた節点情報は節点接
続処理部41に与えられる。節点接続処理部41は節点
発生器40から得られた節点情報に基づいて、各節点の
うち最も短い節点間を接続するための接続情報を得るも
のである。節点接続処理部41によって得られた節点の
接続情報は立体形状再生部42に与えられる。立体形状
再生部42は節点の接続情報および各接点の三次元座標
値をもとにして、ワイヤフレームモデルを生成する。
を細線化するためのものであり、細線化されたモアレ縞
画像が次数判定処理部39に与えられる。次数判定処理
部39は細線化されたモアレ縞の次数を判定するもので
ある。次数の判定されたモアレ縞は節点発生器40に与
えられる。節点発生器40は細線化されたモアレ縞の曲
率に応じて、各節点の三次元座標値を発生するものであ
る。節点発生器40によって得られた節点情報は節点接
続処理部41に与えられる。節点接続処理部41は節点
発生器40から得られた節点情報に基づいて、各節点の
うち最も短い節点間を接続するための接続情報を得るも
のである。節点接続処理部41によって得られた節点の
接続情報は立体形状再生部42に与えられる。立体形状
再生部42は節点の接続情報および各接点の三次元座標
値をもとにして、ワイヤフレームモデルを生成する。
生成されたワイヤフレームモデルおよびモアレ縞は画像
表示装置43に表示されるとともに、データ蓄積装置4
4に保存される。
表示装置43に表示されるとともに、データ蓄積装置4
4に保存される。
次に、この発明の一実施例の具体的な動作について説明
する。プロジェクタ31から基準格子を測定対象物に投
影し、テレビカメラ32によって変形格子像を撮像する
と、テレビカメラ32からのアナログ映像信号がA/D
変換器33によって離散化、量子化され、ノイズ除去フ
ィルタ34によって量子化ノイズが除去される。その後
、格子パターン発生器35において発生された電子的な
格子パターンと変形格子像とが乗算器36によって乗算
され、モアレ縞が生成される。
する。プロジェクタ31から基準格子を測定対象物に投
影し、テレビカメラ32によって変形格子像を撮像する
と、テレビカメラ32からのアナログ映像信号がA/D
変換器33によって離散化、量子化され、ノイズ除去フ
ィルタ34によって量子化ノイズが除去される。その後
、格子パターン発生器35において発生された電子的な
格子パターンと変形格子像とが乗算器36によって乗算
され、モアレ縞が生成される。
なお、テレビカメラ32の前に基準格子と等価な観察格
子を設置して、変形格子像を撮影しても同一のモアレ縞
を得ることができる。乗算器36の出力はローパスフィ
ルタ37に与えられ、変形格子像や電子的な格子パター
ンなどの空間周波数の高い成分が取り除かれ、しきい値
処理部38によってモアレ縞が2値化される。2値化さ
れたモアレ縞はさらに細線化処理部381によって細線
化され、次数判定処理部39によってモアレ縞の次数が
求められる。
子を設置して、変形格子像を撮影しても同一のモアレ縞
を得ることができる。乗算器36の出力はローパスフィ
ルタ37に与えられ、変形格子像や電子的な格子パター
ンなどの空間周波数の高い成分が取り除かれ、しきい値
処理部38によってモアレ縞が2値化される。2値化さ
れたモアレ縞はさらに細線化処理部381によって細線
化され、次数判定処理部39によってモアレ縞の次数が
求められる。
さらに、節点発生器40によって各モアレ縞の曲率に応
じてモアレ縞上に節点が発生され、発生された順番に番
号が付けられる。この節点はモアレ縞を実用上十分な精
度で直線近似するものである。節点発生器40で発生さ
れた節点、に対して、節点接続処理部41は、同−モア
レ縞上の相隣り合う節点ならびに相隣り合う異なるモア
レ縞上の節点を次々に接続し、物体の表面形状を互いに
一辺を共有する三角形の集まりで表現する。立体形状再
生部42は、節点接続処理部41で得られた節点間の接
続情報すなわち三角形の頂点となっている節点の番号お
よびその節点の三次元座標を計算し、物体の立体形状を
表わすワイヤフレームモデルを出力する。画像表示装置
43は生成されたワイヤフレームモデルの画像やそのも
とになったモアレ縞の画像を表示するとともに、データ
蓄積装置44に画像データや座標データなどを保存する
。
じてモアレ縞上に節点が発生され、発生された順番に番
号が付けられる。この節点はモアレ縞を実用上十分な精
度で直線近似するものである。節点発生器40で発生さ
れた節点、に対して、節点接続処理部41は、同−モア
レ縞上の相隣り合う節点ならびに相隣り合う異なるモア
レ縞上の節点を次々に接続し、物体の表面形状を互いに
一辺を共有する三角形の集まりで表現する。立体形状再
生部42は、節点接続処理部41で得られた節点間の接
続情報すなわち三角形の頂点となっている節点の番号お
よびその節点の三次元座標を計算し、物体の立体形状を
表わすワイヤフレームモデルを出力する。画像表示装置
43は生成されたワイヤフレームモデルの画像やそのも
とになったモアレ縞の画像を表示するとともに、データ
蓄積装置44に画像データや座標データなどを保存する
。
第3図および第4図はこの発明の一実施例によるモアレ
縞がワイヤフレームモデルを生成する方法を説明するた
めの図である。
縞がワイヤフレームモデルを生成する方法を説明するた
めの図である。
次に、第3図および第4図を参照して、モアレ縞からワ
イヤフレームモデルを生成する方法をより具体的に説明
する。第3図(a)は元のモアレ縞画像であり、第3図
(b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例である
。第3図(a)において、モアレ縞411.412およ
び413上には、節点a−mが発生され、各節点は直線
A−Yによって接続される。δはもとのモアレ縞とその
モアレ縞上に発生させた相隣り合う節点を接続する直線
との間の幾何学的な距離を示している。モアレ縞411
上に節点を発生させる際に、まず第3図(a)に示すよ
うに、モアレ縞411上の適当な位置、たとえばモアレ
縞411の一端に第1の節点aを発生させ、次いで第2
の節点すについては第2の節点すと第1の節点aとを結
んだ直線ともとのモアレ縞との間の距離が成る許容値δ
を越えないように発生させる。このことを、δを十分小
さい値に選び、1つのモアレ縞について次々に行なって
いき得られる節点を順に結んでいくと、そのモアレ縞を
実用的に十分な精度で近似的に表現する折線が得られる
。
イヤフレームモデルを生成する方法をより具体的に説明
する。第3図(a)は元のモアレ縞画像であり、第3図
(b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例である
。第3図(a)において、モアレ縞411.412およ
び413上には、節点a−mが発生され、各節点は直線
A−Yによって接続される。δはもとのモアレ縞とその
モアレ縞上に発生させた相隣り合う節点を接続する直線
との間の幾何学的な距離を示している。モアレ縞411
上に節点を発生させる際に、まず第3図(a)に示すよ
うに、モアレ縞411上の適当な位置、たとえばモアレ
縞411の一端に第1の節点aを発生させ、次いで第2
の節点すについては第2の節点すと第1の節点aとを結
んだ直線ともとのモアレ縞との間の距離が成る許容値δ
を越えないように発生させる。このことを、δを十分小
さい値に選び、1つのモアレ縞について次々に行なって
いき得られる節点を順に結んでいくと、そのモアレ縞を
実用的に十分な精度で近似的に表現する折線が得られる
。
なお、この方法は一例であって、その他の節点の発生方
法、たとえば点列の方向の変化点を節点とする方法など
を用いても節点が求められることは明らかであり、必要
とする精度に応じて、適宜な方法を選択すればよい。
法、たとえば点列の方向の変化点を節点とする方法など
を用いても節点が求められることは明らかであり、必要
とする精度に応じて、適宜な方法を選択すればよい。
上述のような節点の発生を画像上のすべてのモアレ縞4
11〜413に対して行なうと、節点aないしmが得ら
れる。そして、これらの節点間の接続を行なう場合、ま
ず同一モアレ縞上の相隣り合う節点を結び、次いで、相
隣り合うモアレ縞上の接点であって直線で結んだとき、
距離の最も短い節点同士の組合わせを選んでそれらを直
線で結ぶ。
11〜413に対して行なうと、節点aないしmが得ら
れる。そして、これらの節点間の接続を行なう場合、ま
ず同一モアレ縞上の相隣り合う節点を結び、次いで、相
隣り合うモアレ縞上の接点であって直線で結んだとき、
距離の最も短い節点同士の組合わせを選んでそれらを直
線で結ぶ。
第3図(a)で言えば、まずモアレ縞411上゛の相隣
り合う接点aおよびbを結び、次に隣り合うモアレ縞4
11とモアレ縞412に関して、節点aとfまたはbと
eのどちらを結べばよいかについては、節点aとfの間
を直線で結んだときの距離および節点すとeの間を直線
で結んだときの距離を求め、どちらか短い方の結び方を
選択する。
り合う接点aおよびbを結び、次に隣り合うモアレ縞4
11とモアレ縞412に関して、節点aとfまたはbと
eのどちらを結べばよいかについては、節点aとfの間
を直線で結んだときの距離および節点すとeの間を直線
で結んだときの距離を求め、どちらか短い方の結び方を
選択する。
第3図(a)に示した例では、節点aとfの間の距離の
方が節点すとeとの間の距離よりも短いので、節点aと
fを結ぶ。その他の節点を結ぶ場合には、既に結ばれた
節点を結ぶ直線とこれから結ぼうとする節点を結ぶ直線
とが交差することのないようにする。
方が節点すとeとの間の距離よりも短いので、節点aと
fを結ぶ。その他の節点を結ぶ場合には、既に結ばれた
節点を結ぶ直線とこれから結ぼうとする節点を結ぶ直線
とが交差することのないようにする。
以上の操作をすべての節点に対して次々に行なっていく
と、モアレ縞411〜413の各節点aないしmを接続
する直線A−Yが得られ、第3図(b)に示すように、
物体の表面を三角形で覆った形でのワイヤフレームモデ
ル414を生成することができる。
と、モアレ縞411〜413の各節点aないしmを接続
する直線A−Yが得られ、第3図(b)に示すように、
物体の表面を三角形で覆った形でのワイヤフレームモデ
ル414を生成することができる。
第4図は対象物体が局部的に凹凸になっている場合にワ
イヤフレームモデルを生成する方法を示すものであって
、特に、第4図(a)は元のモアレ画像であり、第4図
(b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例を示し
ている。
イヤフレームモデルを生成する方法を示すものであって
、特に、第4図(a)は元のモアレ画像であり、第4図
(b)は生成されたワイヤフレームモデルの一例を示し
ている。
第4図(a)において、モアレ縞511〜512には、
節点a−iが発生され、各節点a −iは直線A−3に
よって接続されている。この第4図(a)に示した例に
おいてモアレ縞上に節点を発生させる方法は、前述の第
3図の説明と同じである。すなわち、モアレ縞511上
の相隣り合う節点とモアレ縞512の相隣り合う節点と
を結ぶことによって、直線A−1が得られる。そして、
モアレ縞511の節点とモアレ縞512の節点との間に
は直線J−Rが得られる。モアレ縞512の内部にはも
はやモアレ縞はなく、このようにモアレ縞の測定分解能
以下の小さな凹凸形状を有する部分には、同一モアレ縞
上の節点同士を結んだ直線の中で距離の最も短い節点の
組合わせのものを選び、この場合節点fと節点りを結ぶ
ことにより、直線Sが得られる。
節点a−iが発生され、各節点a −iは直線A−3に
よって接続されている。この第4図(a)に示した例に
おいてモアレ縞上に節点を発生させる方法は、前述の第
3図の説明と同じである。すなわち、モアレ縞511上
の相隣り合う節点とモアレ縞512の相隣り合う節点と
を結ぶことによって、直線A−1が得られる。そして、
モアレ縞511の節点とモアレ縞512の節点との間に
は直線J−Rが得られる。モアレ縞512の内部にはも
はやモアレ縞はなく、このようにモアレ縞の測定分解能
以下の小さな凹凸形状を有する部分には、同一モアレ縞
上の節点同士を結んだ直線の中で距離の最も短い節点の
組合わせのものを選び、この場合節点fと節点りを結ぶ
ことにより、直線Sが得られる。
すなわち、モアレ縞512の内部に関しては、同一平面
上にある三角形で覆われる。このようにしても、形状の
スムージング処理を行なうことにより、小さな凹凸形状
があっても、物体の立体形状をかなり忠実に再現して表
示することができる。
上にある三角形で覆われる。このようにしても、形状の
スムージング処理を行なうことにより、小さな凹凸形状
があっても、物体の立体形状をかなり忠実に再現して表
示することができる。
このような操作によって、第4図(b)に示すようなワ
イヤフレームモデル513が生成される。
イヤフレームモデル513が生成される。
なお、上述の実施例においては、モアレ縞からのワイヤ
フレームモデルの生成について説明したが、それ以外に
もたとえば地図や天気図などのような等高線図形に対し
て、この発明を適用して同様にワイヤフレームモデルを
生成し、データベース化したり三次元的に図化したりす
ることができる。
フレームモデルの生成について説明したが、それ以外に
もたとえば地図や天気図などのような等高線図形に対し
て、この発明を適用して同様にワイヤフレームモデルを
生成し、データベース化したり三次元的に図化したりす
ることができる。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば等高線上に曲率に応じ
て節点を発生させ、相隣り合う等高線上の節点を接続し
て対象の立体形状をワイヤフレームモデルとして表現し
、対象となる立体形状を忠実に再生することができる。
て節点を発生させ、相隣り合う等高線上の節点を接続し
て対象の立体形状をワイヤフレームモデルとして表現し
、対象となる立体形状を忠実に再生することができる。
また、従来の方法に比べて、等高線上に直接節点を発生
させるようにしたので、測定データを有効に利用して、
精度の良い立体形状を再生することができ、また処理す
べきデータ量を少なくしてデータ量の圧縮を行なえると
いう効果もある。
させるようにしたので、測定データを有効に利用して、
精度の良い立体形状を再生することができ、また処理す
べきデータ量を少なくしてデータ量の圧縮を行なえると
いう効果もある。
第1図はこの発明の一実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図である。第2図はモアレ縞を生成させるための代表
的な方法である投影法を説明するための図である。第3
図および第4図はこの発明の一実施例のワイヤフレーム
モデルを生成する方法を説明するための図である。第5
図はワイヤフレームモデルを生成するための従来の方法
を説明するための図である。 図において、1は測定対象物、2は基準格子、3は光源
、4.6はレンズ、5は観察格子、7はテレビカメラ、
8は等実線、31はプロジェクタ、32はテレビカメラ
、33はA/D変換器、34ノイズ除去フイルタ、35
は格子パターン発生器、36は乗算器、37はローパス
フィルタ、38はしきい値処理部、381は細線化処理
部、39は次数判定処理部、40は接点発生器、4工は
接点接続処理部、42は立体形状再生部、43は画像表
示装置、44はデータ蓄積装置を示す。 特許出願人 エイ・ティ・アール通信システム第4図 第5図 (Q) (b)
ク図である。第2図はモアレ縞を生成させるための代表
的な方法である投影法を説明するための図である。第3
図および第4図はこの発明の一実施例のワイヤフレーム
モデルを生成する方法を説明するための図である。第5
図はワイヤフレームモデルを生成するための従来の方法
を説明するための図である。 図において、1は測定対象物、2は基準格子、3は光源
、4.6はレンズ、5は観察格子、7はテレビカメラ、
8は等実線、31はプロジェクタ、32はテレビカメラ
、33はA/D変換器、34ノイズ除去フイルタ、35
は格子パターン発生器、36は乗算器、37はローパス
フィルタ、38はしきい値処理部、381は細線化処理
部、39は次数判定処理部、40は接点発生器、4工は
接点接続処理部、42は立体形状再生部、43は画像表
示装置、44はデータ蓄積装置を示す。 特許出願人 エイ・ティ・アール通信システム第4図 第5図 (Q) (b)
Claims (2)
- (1)等高線情報を入力するための入力手段、前記入力
手段から入力された等高線情報に基づく等高線の曲率に
応じて、節点を発生する節点発生手段、 前記節点発生手段によって発生された節点のうち、距離
の短い節点間を接続するための節点接続手段を備えた、
立体形状再生装置。 - (2)前記入力手段は、 物体に基準格子を投影するための投影手段、前記投影手
段によって投影された基準格子の変形格子像を撮像する
ための撮像手段、 前記基準格子と光学的に等価な格子パターンを発生する
格子パターン発生手段、および 前記格子パターン発生手段から発生された格子パターン
と前記撮影手段によって撮影された変形格子像パターン
を乗算して、等高線を示すモアレ縞を発生するための乗
算手段を含む、請求項1項記載の立体形状再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63048340A JP2739319B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 立体形状再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63048340A JP2739319B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 立体形状再生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01221612A true JPH01221612A (ja) | 1989-09-05 |
JP2739319B2 JP2739319B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=12800672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63048340A Expired - Fee Related JP2739319B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 立体形状再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2739319B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03158709A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-08 | Ezel Inc | 立体形状認識装置 |
JP2004288181A (ja) * | 2003-03-21 | 2004-10-14 | Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc | 出力画像を表示面の形状に適応させる方法 |
JP2006105983A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | 物体の形状測定方法および装置 |
KR100972640B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-07-30 | 선문대학교 산학협력단 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 기준격자 획득방법 및장치 |
-
1988
- 1988-03-01 JP JP63048340A patent/JP2739319B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03158709A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-08 | Ezel Inc | 立体形状認識装置 |
JP2004288181A (ja) * | 2003-03-21 | 2004-10-14 | Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc | 出力画像を表示面の形状に適応させる方法 |
JP2006105983A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | 物体の形状測定方法および装置 |
KR100972640B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-07-30 | 선문대학교 산학협력단 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 기준격자 획득방법 및장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2739319B2 (ja) | 1998-04-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |