JPH01274007A - ３次元計測装置 - Google Patents
３次元計測装置Info
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- JPH01274007A JPH01274007A JP10337588A JP10337588A JPH01274007A JP H01274007 A JPH01274007 A JP H01274007A JP 10337588 A JP10337588 A JP 10337588A JP 10337588 A JP10337588 A JP 10337588A JP H01274007 A JPH01274007 A JP H01274007A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光パターン投影により、物体の形状を測定
する３次元計測装置に関するものである。 〔従来の技術〕 第９図は、手塚慶−１北橋忠宏、小川秀夫著「ディジタ
ル画像処理工学」日刊工業新聞社発行、１９８５、ｐｐ
１９０に示された３次元計測のためのスリット光投影法
と呼ばれる手法を示す図である。 第１０図はその３次元計測装置の構成を示すブロック図
で、（１）は投影されるスリットパターン用のマスクパ
ターン、（２）はスリット位置を変化させるためのマス
クパターン駆動装置、（３）はスリットパターンを物体
に投影するパターン投影装置、（４）はスリットパター
ンを投影された計測の対象物の画像を読み込むためのブ
レビカメラ、（５）は画像データを記憶する記憶装置、
（６）は物体に投影されたスリットパターンと記憶装＠
（５）に記憶されたスリット像とから、物体のスリッ
トパターンがあたっている部分の３次元距離を計測する
演算装置である。 第１１図は、第１０図のスリットパターン用マスクパタ
ーン（１）を示すパターン図である。 次に動作について説明する。スリットパターン投影用マ
スクパターン（１）ｔ”、マスクパターン１ｌＥＫｉｄ
装置（２）で適当な位置に動かし、パターン投影装置（
３）によジ、スリット状の光パターンを物体に当てる。 次いで、テレビカメラ（４）でこの画像を読み取り、画
像データ記憶装置（５）に記憶し、演算装置（６）に工
り光が当っている部分の像を検出する。検出されたスリ
ットパターンの像と、投影に用いたマスクパターン口）
との位置から、３角測量によって、物体上の光が当って
いる部分までの距離を測定する。上記動作を、マスクパ
ターン駆動装置
する３次元計測装置に関するものである。 〔従来の技術〕 第９図は、手塚慶−１北橋忠宏、小川秀夫著「ディジタ
ル画像処理工学」日刊工業新聞社発行、１９８５、ｐｐ
１９０に示された３次元計測のためのスリット光投影法
と呼ばれる手法を示す図である。 第１０図はその３次元計測装置の構成を示すブロック図
で、（１）は投影されるスリットパターン用のマスクパ
ターン、（２）はスリット位置を変化させるためのマス
クパターン駆動装置、（３）はスリットパターンを物体
に投影するパターン投影装置、（４）はスリットパター
ンを投影された計測の対象物の画像を読み込むためのブ
レビカメラ、（５）は画像データを記憶する記憶装置、
（６）は物体に投影されたスリットパターンと記憶装＠
（５）に記憶されたスリット像とから、物体のスリッ
トパターンがあたっている部分の３次元距離を計測する
演算装置である。 第１１図は、第１０図のスリットパターン用マスクパタ
ーン（１）を示すパターン図である。 次に動作について説明する。スリットパターン投影用マ
スクパターン（１）ｔ”、マスクパターン１ｌＥＫｉｄ
装置（２）で適当な位置に動かし、パターン投影装置（
３）によジ、スリット状の光パターンを物体に当てる。 次いで、テレビカメラ（４）でこの画像を読み取り、画
像データ記憶装置（５）に記憶し、演算装置（６）に工
り光が当っている部分の像を検出する。検出されたスリ
ットパターンの像と、投影に用いたマスクパターン口）
との位置から、３角測量によって、物体上の光が当って
いる部分までの距離を測定する。上記動作を、マスクパ
ターン駆動装置
【２】ヲ用いて、マスクパターン【１）
全移動させて、繰り返し行うことにより、物体全体の距
離の計測を行う。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のスリットパターン投影による３次元計測装ｆは以
上のように構成式れているので、物体全体の形状を測定
するためには、順次スリットパターン投影用のマスクパ
ターンを移動させて画像を撮影し、距離全計測しなけれ
ばならず、多くの画像が必要で、また、計測に時間がか
かるなどの閉頭があった。 この発明は、上記のような２１題を解決するためになさ
れたもので、−回のパターン投影、−口の画像撮影だけ
で、物体全体の形状の測定ができる３次元計測装置を得
ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る３次元計測装置ｔは、スリットノ（を用
いるようにしたものである。 〔作用〕 この発明におけるマスクパターンのうち、多数本のスリ
ットは、１回の画像撮影で対象物体全体の計測を行うこ
とを可能にし、各スリット上の切断パターンは撮影され
た画像上の各スリットがマスクパターン上でのどのスリ
ットに対応するかの示標を与え、−回の画像撮影だけで
の物体全体の３次元距離計測を実現する。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明で用いられるスリットパターン投影用のマ
スクパターンの一例である。第１図において、（７）は
計測を行うためのスリットツクターンを生成する部分で
あり、（８）は各スリット（７）の上にランダムに配置
された切断パターンである。 第２図はこの実施例のブロック構成図であり、（９）は
第１図に示したマスクパターン、αｑはパターンを物体
に投影するためのバター／投影器、αηは画像を読み込
むためのテレビカメラ、（６）は画像データを記憶する
ための記憶装置、（ｔ３ｖｉ物体に投影されたスリット
パターンの像とマスクパターン（９）トの対応付けを行
ない、３角測徽によって、物体までの３次元距離を計測
する演算装置である。 この実施例の作用、動作について説明する。第３図に示
すフローチャートに２いて、ステップ（ロ）で、第１図
に示すようなパターンを物体に投影する。第１図に示す
ようなパターンを投影することにＬす、物体上には多数
のスリットとその上のランダムな切断パターンから成る
像が生成される。 これをテレビカメラ（２）により記憶装ｆＱ２に読み込
み、ステップ（至）において物体上のスリットパターン
の像を検出し、次いでステップαＱにおいて物体上の切
断パターンの像を検出する。第１図に示すような多数の
スリットパターンを同時に投影して、１枚の画像だけを
用いて、３角測量によって物体全体の３次元距離の計測
を行う之めには、マスクパターン中の各スリットが、物
体に投影されたスリット像のうちのどれに相当するかを
求めなければならない。ステップりにおいては、この画
像上での各スリット像とマスク上でのスリットパターン
の対応付けを行なう。ステップ明ではステップＣ１７）
で得られた対応関係から、物体までの３次元距離を計算
する。 次に、ステラプリにおけるスリット像とマスクパターン
の対応付けについて説明する。第４図はステップαηに
ひける対応付は処理を示すフローチャートである。第１
図に示すような本実施例におけるマスクパターンを用い
た場合、物体上には、ランダムに切断がはいったスリッ
ト像が生じる。 第５図はこれについて例をあげて説明する。第５図でＡ
は投影に用いたマスクパターンの一部を示す図であり、
形はｌ不のスリット上の切断パターンＣ，と切断パター
ンＣ８にばさまれる部分である。 Ｗ、５図でＢはＡに一部のみを示したマスクパターンを
投影したときに生じるスリット像の例である。 第４図に示すフローチャートにおいて、ステップα９で
、まずスリット像から切断パターンを両端に持つような
セグメント像を検出すると共に、その端点、すなわち切
断パターンを検出する。第５図のＢの例では、−ｇｌ
＊ ４ ｒ ＪＪｍがセグメントであり、Ｃ：、 Ｃ；
が２１の端点がある。次いで、ステップ■において、こ
のセグメントの対応を探索する。セグメントの対応はそ
の両端点の対応をとることによって行なわれる。第５図
に２いて、マスクパターンＡの中のセグメント２の端点
Ｃ，，Ｃ，に対応する端点が存在する可能性のある箇所
を破線により示す。（このＳは、エビポーラ線と呼ばれ
る）この例では、マスクＡ上のセグメント！は画像Ｂ上
のセグメント２１と対応する。この発明に２いては、端
点を生じさせる切断パターンを２７ダムに配置している
ので偽の対応が発生する可能性？低くすることができる
。ステップ囚に２いては、各セグメントの対応探索の結
果、両端点とも合致するセグメントが存在するかどうか
調べ、ステップ■において、そのような合致するセグメ
ントが、ただ１つであるか調べる。このような対応する
セグメントがただ１つの場合は、対応は確定し、ステッ
プのでこの対応関係を記憶し、終了する０このような対
応が１つ以上存在する場合は、ステップ（至）に訃いて
、その周辺のセグメントの対応関係を調べる。第６図に
これについて例全あげて説明するＱ第６図Ａはマスクパ
ターン上のスリットノくターン及び切断パターン、Ｂは
画像上のパターンである。 セグメント２と２′が対応するときは、その周辺のセグ
メントも対応しなければならない。すなわち、！と同一
のスリット上にあジ、詔と連続しているセグメントＡａ
、Ａｂは、！と同一のスリット上にあり、！′と連続し
ている。ａ、 、 石２と対応し、ぷと隣接する一ｅｃ
、 −ｇｄは２′と隣接する−１３６ ＋ −０４と
対応する０！の周辺（−ｇａ ＋ −ｇｂ 、−１３ｃ
ｐ−８ｄ）と！′の周辺（、！３．． 。 ４３２ ＋ ＩＢ ＋ ４ ）がこのような対応関係に
あるときは、Ｊとぷ′は対応するものとステップ（ハ）
で判定し、ステップムによりこの対応関係を記憶する。 周辺の対応がまだ未確定の場合は、ステップ圏に２いて
対応付けが進行するまで待つ。ステップ■で両端の対応
が得られなかったものについては、ステップ（至）で、
片側が対応しているものがあるかどうか調べ対応してい
るものがある場合は、ステップ（至）へ進み、周辺対応
関係を調べる。ステップの、（至）で両側とも対応する
ものがないときには、ステップ万で、全セグメントの対
応探索が終了しているかどうかみて、全セグメントにつ
いて探索が終了した後で、ステップ（至）で周辺の対応
関係から、対応するセグメントが存在するか調べる。 このようにして、スリット上に配置したランダムな切断
パターンの対応関係から多数本のスリット間の対応付け
を行うことにより、１枚のノくターン投影、画像撮影で
、物体全体の３次元距離計測が可能となる。 な２、上記実施例ではマスクパターン中のスリット上の
切断パターン（８）を用いるものを示したが、切断パタ
ーン（８）の代わりにスリット部分（７）とは異なる色
の切断パターン金量いてもよい。第７図に色付きの切断
パターンを用いた他の実施例を示す。 ■はスリット部分、（１１）は切断パターン部分であり
、田と３υは異なる色から成る。また、上記実施例では
各スリットを区別するためのパターンとして、を用いて
もＬい。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば投影するパターンを生
成するためのマスクパターンを、各スリットヲ区別する
ためのランダムな切断が入っているスリット多数本から
成るように構成したので、１回の画像読込みで、物体全
体の３次元形状測定を行うことができ、少ない画像で高
速に３次元計測を行える効果がある。
全移動させて、繰り返し行うことにより、物体全体の距
離の計測を行う。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のスリットパターン投影による３次元計測装ｆは以
上のように構成式れているので、物体全体の形状を測定
するためには、順次スリットパターン投影用のマスクパ
ターンを移動させて画像を撮影し、距離全計測しなけれ
ばならず、多くの画像が必要で、また、計測に時間がか
かるなどの閉頭があった。 この発明は、上記のような２１題を解決するためになさ
れたもので、−回のパターン投影、−口の画像撮影だけ
で、物体全体の形状の測定ができる３次元計測装置を得
ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る３次元計測装置ｔは、スリットノ（を用
いるようにしたものである。 〔作用〕 この発明におけるマスクパターンのうち、多数本のスリ
ットは、１回の画像撮影で対象物体全体の計測を行うこ
とを可能にし、各スリット上の切断パターンは撮影され
た画像上の各スリットがマスクパターン上でのどのスリ
ットに対応するかの示標を与え、−回の画像撮影だけで
の物体全体の３次元距離計測を実現する。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明で用いられるスリットパターン投影用のマ
スクパターンの一例である。第１図において、（７）は
計測を行うためのスリットツクターンを生成する部分で
あり、（８）は各スリット（７）の上にランダムに配置
された切断パターンである。 第２図はこの実施例のブロック構成図であり、（９）は
第１図に示したマスクパターン、αｑはパターンを物体
に投影するためのバター／投影器、αηは画像を読み込
むためのテレビカメラ、（６）は画像データを記憶する
ための記憶装置、（ｔ３ｖｉ物体に投影されたスリット
パターンの像とマスクパターン（９）トの対応付けを行
ない、３角測徽によって、物体までの３次元距離を計測
する演算装置である。 この実施例の作用、動作について説明する。第３図に示
すフローチャートに２いて、ステップ（ロ）で、第１図
に示すようなパターンを物体に投影する。第１図に示す
ようなパターンを投影することにＬす、物体上には多数
のスリットとその上のランダムな切断パターンから成る
像が生成される。 これをテレビカメラ（２）により記憶装ｆＱ２に読み込
み、ステップ（至）において物体上のスリットパターン
の像を検出し、次いでステップαＱにおいて物体上の切
断パターンの像を検出する。第１図に示すような多数の
スリットパターンを同時に投影して、１枚の画像だけを
用いて、３角測量によって物体全体の３次元距離の計測
を行う之めには、マスクパターン中の各スリットが、物
体に投影されたスリット像のうちのどれに相当するかを
求めなければならない。ステップりにおいては、この画
像上での各スリット像とマスク上でのスリットパターン
の対応付けを行なう。ステップ明ではステップＣ１７）
で得られた対応関係から、物体までの３次元距離を計算
する。 次に、ステラプリにおけるスリット像とマスクパターン
の対応付けについて説明する。第４図はステップαηに
ひける対応付は処理を示すフローチャートである。第１
図に示すような本実施例におけるマスクパターンを用い
た場合、物体上には、ランダムに切断がはいったスリッ
ト像が生じる。 第５図はこれについて例をあげて説明する。第５図でＡ
は投影に用いたマスクパターンの一部を示す図であり、
形はｌ不のスリット上の切断パターンＣ，と切断パター
ンＣ８にばさまれる部分である。 Ｗ、５図でＢはＡに一部のみを示したマスクパターンを
投影したときに生じるスリット像の例である。 第４図に示すフローチャートにおいて、ステップα９で
、まずスリット像から切断パターンを両端に持つような
セグメント像を検出すると共に、その端点、すなわち切
断パターンを検出する。第５図のＢの例では、−ｇｌ
＊ ４ ｒ ＪＪｍがセグメントであり、Ｃ：、 Ｃ；
が２１の端点がある。次いで、ステップ■において、こ
のセグメントの対応を探索する。セグメントの対応はそ
の両端点の対応をとることによって行なわれる。第５図
に２いて、マスクパターンＡの中のセグメント２の端点
Ｃ，，Ｃ，に対応する端点が存在する可能性のある箇所
を破線により示す。（このＳは、エビポーラ線と呼ばれ
る）この例では、マスクＡ上のセグメント！は画像Ｂ上
のセグメント２１と対応する。この発明に２いては、端
点を生じさせる切断パターンを２７ダムに配置している
ので偽の対応が発生する可能性？低くすることができる
。ステップ囚に２いては、各セグメントの対応探索の結
果、両端点とも合致するセグメントが存在するかどうか
調べ、ステップ■において、そのような合致するセグメ
ントが、ただ１つであるか調べる。このような対応する
セグメントがただ１つの場合は、対応は確定し、ステッ
プのでこの対応関係を記憶し、終了する０このような対
応が１つ以上存在する場合は、ステップ（至）に訃いて
、その周辺のセグメントの対応関係を調べる。第６図に
これについて例全あげて説明するＱ第６図Ａはマスクパ
ターン上のスリットノくターン及び切断パターン、Ｂは
画像上のパターンである。 セグメント２と２′が対応するときは、その周辺のセグ
メントも対応しなければならない。すなわち、！と同一
のスリット上にあジ、詔と連続しているセグメントＡａ
、Ａｂは、！と同一のスリット上にあり、！′と連続し
ている。ａ、 、 石２と対応し、ぷと隣接する一ｅｃ
、 −ｇｄは２′と隣接する−１３６ ＋ −０４と
対応する０！の周辺（−ｇａ ＋ −ｇｂ 、−１３ｃ
ｐ−８ｄ）と！′の周辺（、！３．． 。 ４３２ ＋ ＩＢ ＋ ４ ）がこのような対応関係に
あるときは、Ｊとぷ′は対応するものとステップ（ハ）
で判定し、ステップムによりこの対応関係を記憶する。 周辺の対応がまだ未確定の場合は、ステップ圏に２いて
対応付けが進行するまで待つ。ステップ■で両端の対応
が得られなかったものについては、ステップ（至）で、
片側が対応しているものがあるかどうか調べ対応してい
るものがある場合は、ステップ（至）へ進み、周辺対応
関係を調べる。ステップの、（至）で両側とも対応する
ものがないときには、ステップ万で、全セグメントの対
応探索が終了しているかどうかみて、全セグメントにつ
いて探索が終了した後で、ステップ（至）で周辺の対応
関係から、対応するセグメントが存在するか調べる。 このようにして、スリット上に配置したランダムな切断
パターンの対応関係から多数本のスリット間の対応付け
を行うことにより、１枚のノくターン投影、画像撮影で
、物体全体の３次元距離計測が可能となる。 な２、上記実施例ではマスクパターン中のスリット上の
切断パターン（８）を用いるものを示したが、切断パタ
ーン（８）の代わりにスリット部分（７）とは異なる色
の切断パターン金量いてもよい。第７図に色付きの切断
パターンを用いた他の実施例を示す。 ■はスリット部分、（１１）は切断パターン部分であり
、田と３υは異なる色から成る。また、上記実施例では
各スリットを区別するためのパターンとして、を用いて
もＬい。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば投影するパターンを生
成するためのマスクパターンを、各スリットヲ区別する
ためのランダムな切断が入っているスリット多数本から
成るように構成したので、１回の画像読込みで、物体全
体の３次元形状測定を行うことができ、少ない画像で高
速に３次元計測を行える効果がある。
第１図はこの発明で用いられるスリットパターン投影用
マスクパターンの一例を示す図、第２図はこの発明の一
実施例による３次元計測装置を示すブロック図、第３図
、第４図はこの発明の−実よる３次元計測装置の動作を
示す説明図、第７図第８図はそれぞれこの発明の他の実
２Ｉ１例及び更に他の実施例におけるスリットパターン
を示す説明図、第９図は従来の３次元計測装置の動作を
示す説明図、第１０図は従来の３次元計測装置を示すブ
ロック図、第１１図は従来のスリットパターン投影用の
マスクパターンを示す説明図である。 図に２いて、（７） ＆ｉミスリット（８）は切断点、
（９）はマスクパターン、ＱＣＩはパターン投影器、（
６）は撮像器（テレビカメラ）、（至）は演算装置であ
る。 な２、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
マスクパターンの一例を示す図、第２図はこの発明の一
実施例による３次元計測装置を示すブロック図、第３図
、第４図はこの発明の−実よる３次元計測装置の動作を
示す説明図、第７図第８図はそれぞれこの発明の他の実
２Ｉ１例及び更に他の実施例におけるスリットパターン
を示す説明図、第９図は従来の３次元計測装置の動作を
示す説明図、第１０図は従来の３次元計測装置を示すブ
ロック図、第１１図は従来のスリットパターン投影用の
マスクパターンを示す説明図である。 図に２いて、（７） ＆ｉミスリット（８）は切断点、
（９）はマスクパターン、ＱＣＩはパターン投影器、（
６）は撮像器（テレビカメラ）、（至）は演算装置であ
る。 な２、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）それぞれランダムに配置された切断点でセグメン
トスリットに切断された複数本のスリットパターンを有
するマスクパターンの光像を被計測物体上に投影するパ
ターン投影器、 上記投影された光像を撮像する撮像器、及び、上記撮像
して得た像における各上記セグメントスリットについて
、その両端の切断点の位置を用いて上記マスクパターン
における各上記セグメントスリットとの対応を求め、上
記マスクパターンと上記投影光像との３次元距離を計算
する演算装置を備えた３次元計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103375A JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63103375A JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274007A true JPH01274007A (ja) | 1989-11-01 |
| JP2517062B2 JP2517062B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=14352354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63103375A Expired - Lifetime JP2517062B2 (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | ３次元計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517062B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005201896A (ja) * | 2000-04-28 | 2005-07-28 | Orametrix Inc | 表面を走査し三次元物体を作製するための方法及びシステム |
| JP2011053025A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Nissan Motor Co Ltd | 距離計測装置および距離計測方法 |
| JP2015155886A (ja) * | 2014-01-20 | 2015-08-27 | キヤノン株式会社 | 三次元計測装置、三次元計測方法及びプログラム |
| DE102015005267A1 (de) | 2014-04-15 | 2015-10-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Informationsverarbeitungsvorrichtung, Verfahren dafür und Messvorrichtung |
| JP2016057194A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム |
| JP2016161351A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | キヤノン株式会社 | 計測装置 |
| JP2016200503A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | キヤノン株式会社 | 被計測物の形状を計測する計測装置 |
| JP2016223980A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム |
| JP2017032335A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム |
| US10024653B2 (en) | 2014-03-20 | 2018-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus, information processing method, and storage medium |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6418884B2 (ja) | 2014-10-10 | 2018-11-07 | キヤノン株式会社 | 三次元計測装置、三次元計測方法及びプログラム |
| JP6371742B2 (ja) | 2015-09-03 | 2018-08-08 | キヤノン株式会社 | 計測装置および取得方法 |
-
1988
- 1988-04-26 JP JP63103375A patent/JP2517062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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