JPH11166818A - 三次元形状計測装置の校正方法及び校正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 校正の精度向上を課題とする。 【解決手段】 測定対象物に対してパターン光を照射す
る照射機構１１０と、測定対象物を撮像するカメラ１２
０と、撮像画像から三次元画像データを算出する算出手
段１３０とを備える三次元形状計測装置１００の校正方
法において、一平面２１上に既知の配置で複数の指標２
２を付したゲージ２を、既知の移動量で複数回移動さ
せ、この移動ごとにゲージ２の一平面２１に照射光を照
射し撮像して、各指標２１により示される三次元座標系
上の位置座標とこれら位置座標に対応する撮像画像の二
次元座標系上の位置座標とからカメラパラメータを求め
ると共に、この三次元座標系上の位置座標とこれら位置
座標の位置を照射する一次元座標系上の位置座標とから
プロジェクタパラメータを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元形状計測装
置の校正方法及び校正装置に係り、特に、製品の立体形
状検査，寸法測定，組立用位置決め等の一般にロボット
・ビジョンと呼ばれる分野又は四輪車，二輪車等のクレ
イモデルの形状のＣＡＤへの取り込み装置に利用される
三次元形状計測装置の校正方法及び校正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な三次元形状の計測方法を図４に
基づいて説明する。図４に示す時系列空間コード化法で
は、測定対象物を含む空間をカメラにより撮像し、位
相，ピッチの異なるいくつかの照射光のストライプパタ
ーンを投影して空間をコード化し、分割された各測定空
間の投光角度を求め、カメラの撮像画像の位置座標との
関係により三次元位置の計測を行う。

【０００３】例えば、空間を２５６本に空間をコード化
する場合、順番に２ⁿ（ｎ＝０，１，２，３…）本に空
間を分割するストライプパターンを照射し、撮像する
（図４（Ｃ））。２５６＝２⁸のため、八回の撮像が行
われる。このとき、撮像画像を２５６の位置座標に仕切
り、各撮像ごとに、各座標位置において、明領域に１，
暗領域に０を記録する。これにより、各座標位置に八桁
の二進数からなる空間コードが完成する。この空間コー
ドによりストライプパターンの投光角度が分かり、当該
位置座標と投光角度との関係からカメラと各位置座標に
対応する空間までの距離が算出され、三次元計測が行わ
れる（例えば、「三次元画像計測，井口征士，佐藤宏
介，１９９２，昭晃堂」）。

【０００４】この三次元計測法では、いずれも、測定対
象物に対してストライプパターンの照射光を当てるプロ
ジェクタと撮像を行うカメラとを備えており、カメラ座
標系，プロジェクタ座標系及び求めるべき測定対象物の
物体座標系の三つが相互に関連して存在する。測定にあ
たっては、カメラ座標系とプロジェクタ座標系の二つが
特定され、これらに基づいて物体座標系が算出される。

【０００５】一般に、カメラにはＣＣＤカメラが用いら
れることが多く、撮像画面は平面状のＣＣＤ撮像センサ
により検出される。このためカメラ座標系は、Ｘ_c−Ｙ_c
の二次元座標系によって得られる。物体座標系とこのカ
メラ座標系との関係を同次座標系表現で表すと、次式
（１）のように表される。ここで、物体座標系をカメラ
座標系に変換する行列Ｃをカメラパラメータという。

【０００６】

【数１】

【０００７】一方、プロジェクタは、一次元方向の変位
を求めるため、得られる座標系はＸ_pの一次元のみであ
る。このプロジェクタ座標系と物体座標系との関係を同
次座標系表現で表すと、次式（２）のように表される。
ここで、物体座標系をプロジェクタ座標系に変換する行
列Ｐをプロジェクタパラメータという。

【０００８】

【数２】

【０００９】これら各パラメータを展開し、連立して整
理することにより、次式（３），（４），（５）の関係
が求められる。

【００１０】

【数３】

【００１１】従って、行列Ｑに逆行列が存在すれば、カ
メラ座標系（Ｘ_c，Ｙ_c）及びプロジェクタ座標系Ｘ_pか
ら物体座標系Ｖ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求められる。前述し
た各手法により三次元形状の測定を行う場合には、この
行列Ｑを求めるために、前述したカメラパラメータ及び
プロジェクタパラメータを予め求める必要がある。

【００１２】各パラメータは、カメラとプロジェクタと
の間の距離及び姿勢、カメラのレンズの焦点距離等を計
測することにより算出することも可能であるが、時間と
手間を要し、また精度が劣るという問題がある。そこで
通常は、図５（Ａ）に示すような三次元形状が既知の基
準となる基準立方体Ｂを計測して各パラメータを特定す
る手法を採っている。この基準立方体Ｂの各面の境界と
なる各辺に均等に目盛り状の指標部が付されている。

【００１３】この手法では、まず、ＣＣＤカメラで基準
立方体Ｂの明暗画像とスリットプロジェクタで空間コー
ド化法によりコード化画像を取り込む。そして、明暗画
像を二値化して指標部を取り出し、各立方体の面内で相
対する指標同士を仮想的に結んで格子状に得られるその
交点を基準点（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）として抽出する（図３
（Ｂ））。

【００１４】カメラパラメータを算出する場合には、こ
の物体座標系上の基準点（既知）の位置座標と、撮像画
像上のＣＣＤカメラのイメージセンサ上における画素位
置（カメラ座標系上の位置座標（Ｘ_ci，Ｙ_ci））をペア
で記憶する。

【００１５】この物体座標系上の基準点の位置座標（Ｘ
_i，Ｙ_i，Ｚ_i）とカメラ座標系上の位置座標（Ｘ_ci，Ｙ
_ci）との間には、前述の式（３），（４）から求まる次
式（６），（７）の関係が成立する。

【００１６】

【数４】

【００１７】各式（６），（７）のＣ₁₁…Ｃ₂₁…Ｃ₃₄の
合計１２の未知数を求めるには、少なくとも同一平面上
にない少なくとも六つ以上の基準点についてカメラ座標
系上の点を検出する必要がある。上式（６），（７）か
ら、ｎ個の基準点を撮像した場合の各基準点ごとに対応
するカメラ座標系上の検出点との関係は、Ｃ₃₄＝１とし
て、次式（８）のように示される。

【００１８】

【数５】

【００１９】式（８）の各行列を上式（９）のように表
した場合、行列Ｃ＝［Ｃ₁₁…Ｃ₂₁…Ｃ₃₃］^Tは、最小自
乗法によって上式（１０）によって求められる。

【００２０】また、プロジェクタパラメータを算出する
場合には、物体座標系上の基準点（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）と
これに対応するプロジェクタ座標Ｘ_piをペアで記憶す
る。プロジェクタ座標Ｘ_piは、空間コード化画像のコー
ド値から求められる。これら物体座標系上の点（Ｘ_i，
Ｙ_i，Ｚ_i）とプロジェクタ座標Ｘ_piとの間には、前述の
式（３），（４）から求まる次式（１１）の関係が成立
する。

【００２１】

【数６】

【００２２】上式（１１）のＰ₁₁〜Ｐ₂₄の合計八つの未
知数を求めるには、少なくとも同一平面上にない少なく
とも八つ以上の基準点とこれに対応するプロジェクタ座
標Ｘ _piを検出する必要がある。上式（１１）から、ｎ個
の基準点とこれに対応するプロジェクタ座標Ｘ_piとの関
係は、Ｐ₂₄＝１として、次式（１２）のように示され
る。

【００２３】

【数７】

【００２４】式（１２）の各行列を上式（１３）のよう
に表した場合、行列Ｐ＝［Ｐ₁₁…Ｐ₂₃］^Tは、最小自乗
法によって上式（１４）によって求められる。

【００２５】このようにして求められたカメラパラメー
タとプロジェクタパラメータとにより、求めるべき測定
対象物の三次元形状の計測が行われる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
三次元形状の計測における校正方法には、以下の不都合
が生じていた。

【００２７】１．高精度三次元加工が施された基準立方
体を必要とし、その作成が容易でないこと。 ２．立方体の三面しか測定器の視野に入らないため、立
方体内部の点を基準に取ることができないので空間的に
偏った基準点を用いることになり、校正の精度に限界が
あること。 ３．奥行きを持った立方体には明暗画像入力時に、各面
ごとに照明の偏りが生じるため、表面の全指標を画像処
理で正確に抽出することが極めて困難であること。 ４．立体表面に設けられた指標を抽出した後、それが立
方体のどの位置に対応するかを識別するための画像処理
を実施することが困難であること。これを軽減するため
指標に線状の形状を与えているが、細線化処理などの複
雑な処理が必要となること。

【００２８】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、基準点の空間の偏り及び撮像時の照明の偏り
を排除して校正し得る三次元形状計測装置の校正方法及
び校正装置を提供することを、その目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、測定対象物に対して一定の一次元方向について位置
座標を付する照射光を照射する照射機構と、照射光を照
射された測定対象物を撮像するカメラと、このカメラに
よる撮像画像から測定対象物の三次元画像データを算出
する算出手段とを備える三次元形状計測装置の校正方法
であって、算出手段における三次元画像データを作成す
るための、カメラ座標系の位置座標と測定対象物の実際
の物体座標系の位置座標との関連を示すカメラパラメー
タと，照射光により付する位置座標と測定対象物の実際
の物体座標系の位置座標との関連を示すプロジェクタパ
ラメータとを実測により特定する三次元形状計測装置の
校正方法において、平滑な一平面上に既知の配置で複数
の指標を付したゲージを、カメラに正対して配置し、こ
のゲージを一平面に垂直な方向に既知の移動量で移動さ
せ、移動するごとにゲージの一平面をカメラにより撮像
し、各指標により示される三次元座標系上の位置座標と
これら位置座標に対応する撮像画像の二次元座標系上の
位置座標とからカメラパラメータを求め、移動するごと
にゲージの一平面に照射機構により照射光を照射し、各
指標により示される三次元座標系上の位置座標とこれら
位置座標の位置を照射する一次元座標系上の位置座標と
からプロジェクタパラメータを求める手法を採ってい
る。

【００３０】上記構成では、三次元形状計測装置による
測定前において、カメラの撮像範囲内にゲージを配置す
る。このとき、ゲージはその一平面をカメラ側に向けて
配置され、既知の移動量でゲージの位置を複数回変え、
各位置ごとにカメラによる撮像を行う。

【００３１】ゲージの各指標により示される複数の基準
点は、二次元たる平面上に配置されてなるものである
が、その平面の垂直方向にゲージが移動することによ
り、各基準点が三次元空間上に展開されることになる。
そして、複数の基準点は平面上でその配置が既知の距離
間隔で分布しており、移動量も既知であるため、移動前
後の全ての点について三次元座標系上の位置座標は既知
となる。この三次元座標系を物体座標系とする。

【００３２】移動前後の各基準点は全てカメラに撮像さ
れ、各基準点ごとに撮像画面上の二次元座標系（カメラ
座標系とする）の位置座標が付される。これにより、前
述した式（８）に基づき、また、撮像した基準点の数が
多い場合には最小自乗法により、カメラパラメータを求
める。

【００３３】また、ゲージは、既知の移動量で位置を複
数回変えるごとに照射機構により照射光が照射される。
このとき照射される照射光は、例えば、各位置ごとに空
間コードを得るために複数回照射されるストライプ状の
パターン光や、一定方向に走査されるスリット光のよう
に、一次元方向の位置情報が得られるものであれば良
い。

【００３４】物体座標系の各基準点には、照射光により
得られた各基準点ごとの一次元座標系（プロジェクタ座
標系とする）の位置座標が付される。これにより、前述
した式（１２）に基づき、また、撮像した点の数が多い
場合には最小自乗法により、プロジェクタパラメータを
求める。

【００３５】請求項２記載の発明は、測定対象物に対し
て一定の一次元方向について位置座標を付する照射光を
照射する照射機構と、照射光を照射された測定対象物を
撮像するカメラと、このカメラによる撮像画像から測定
対象物の三次元画像データを算出する算出手段とを備え
る三次元形状計測装置の校正装置において、カメラと正
対し，平滑な一平面上に既知の配置で複数の指標を付し
たゲージと、このゲージをその一平面に垂直な方向に移
動自在に保持する保持手段と、この保持手段に装備さ
れ，ゲージの移動量を調節する調節手段とを備えるとい
う構成を採っている。

【００３６】上述の構成では、ゲージの移動を、調節手
段により保持手段を介して行い、これに対する三次元形
状計測装置の動作は請求項１記載の発明の場合と同様に
行われる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
４に基づいて説明する。この実施形態は、三次元形状計
測装置１００の校正を行うために、この三次元形状計測
装置１００と、物体座標形状にサンプルとなる基準点を
展開する校正装置１０と、これらの動作制御を行うホス
トコンピュータ２００とからなる自動校正システムを示
している（図１）。

【００３８】三次元形状計測装置１００は、測定対象物
に対して一定の一次元方向について位置座標を付する照
射光を照射する照射機構としてのプロジェクタ１１０
と、照射光を照射された測定対象物を撮像するカメラと
してのＣＣＤカメラ１２０と、このカメラ１２０による
撮像画像から測定対象物の三次元画像データを算出する
算出手段としての画像処理ボード１３０とを備えてお
り、時系列空間コード化法により三次元形状計測を行う
ものである。

【００３９】プロジェクタ１１０は、ストライプ状のパ
ターン光をピッチを変えて照射することが可能であり、
ホストコンピュータ２００により照射タイミングやパタ
ーン光のピッチの指定等の動作制御が行われる。また、
一次元座標系たるプロジェクタ座標系は、ストライプの
並び方向（パターン光を垂直に横切る方向）に形成され
る。

【００４０】ＣＣＤカメラ１２０は、内部に備えた図示
しないＣＣＤ撮像センサによって撮像を行う。このＣＣ
Ｄ撮像センサは、平面状に配置された無数の画素からな
り、各画素は受光した光の輝度に応じて輝度信号を出力
する。二次元座標系たるカメラ座標系は、このＣＣＤ撮
像センサの平面に対応して形成され、各画素の位置が座
標系の位置座標に対応する。

【００４１】画像処理ボード１３０は、プロジェクタ１
１０とＣＣＤカメラ１２０の同期を図り、また、ＣＣＤ
カメラ１２０の出力に基づいて三次元形状データを算出
する。

【００４２】次に、三次元形状計測装置の校正装置１０
について説明する。この校正装置１０は、平滑な一平面
２１上に既知の配置で複数の指標２２を付した校正用二
次元ゲージ２と、このゲージ２をその一平面２１に垂直
な方向に移動自在に保持する保持手段としての一軸数値
制御テーブル３と、この一軸数値制御テーブル３に装備
され，校正用二次元ゲージ２の移動量を調節する調節手
段としての一軸数値制御コントローラ４とを備えてい
る。

【００４３】校正用二次元ゲージ２は、図１に示すよう
に、正方形の一平面２１を有し、この一平面２１がＣＣ
Ｄカメラ１２０及びプロジェクタ１１０に正対するよう
に一軸数値制御テーブル３に保持されている（ＣＣＤカ
メラ１２０の対物レンズの光軸と一平面２１の法線とが
平行）。即ち、これにより、一平面２１に対してプロジ
ェクタ１１０からパターン光の照射が行われ、ＣＣＤカ
メラ１２０は一平面２１における明暗画像の撮像がで
き、ホストコンピュータ２００では、後述する三次元座
標データを画像処理ボード１３０を介して得ることがで
きる。

【００４４】三次元座標系である物体座標系は、校正用
二次元ゲージ２を基準にして設定される。即ち、図１の
位置（この位置を現位置とする）にある校正用二次元ゲ
ージ２において、図２（Ａ）に示すように、座標系のＸ
軸は一平面２１の左上方の角を原点として水平右方向に
設定され、座標系のＹ軸は一平面２１の同じ角を原点と
して垂直下方向に設定されている。また、座標系のＺ軸
は、図２（Ｂ）に示すように、一平面２１の同じ角を原
点として当該一平面２１の法線方向に沿ってＣＣＤカメ
ラ１２０と反対側に向けて設定されている。

【００４５】さらに、校正用二次元ゲージ２の一平面２
１上は白色に彩られ、その上に基準点２３を決定する黒
点である指標２２が付されている。指標２２は、図２
（Ａ）の如く、Ｘ軸，Ｙ軸と各辺を平行とした正方形の
四辺上に五つずつ等ピッチｐで配列されている。互いに
対向する辺上にある各指標は、それぞれが他方の辺上に
ある指標と対応しており、図２（Ａ）の点線で示すよう
に、対応する二つの指標は、Ｘ軸又はＹ軸に平行な直線
で結ばれる。この対応する指標を結ぶ各直線の交点が基
準点２３となる。これら基準点２３は、一平面２１上に
升目状に５×５＝２５個が展開される。各指標２１は、
前述した物体座標系において、いずれも既知の位置座標
上に位置しており、これに伴い、各基準点２３の位置座
標も既知となる。

【００４６】一軸数値制御テーブル３は、校正用二次元
ゲージ２の保持部材３１と、これと係合しＺ軸方向に保
持部材３１を送るボールネジ３２と、ボールネジ３２を
一軸数値制御コントローラ４による数値制御のもとで駆
動するステッピングモータ３３とを備えている。

【００４７】一軸数値制御コントローラ４は、ホストコ
ンピュータ２００からのＺ方向の送り量の数値入力を受
けて、これに対応する駆動量でステッピングモータ３３
を駆動制御し、校正用二次元ゲージ２をＺ方向について
任意の位置に位置決めすることができる。通常、校正の
際に一軸数値制御テーブル３は、校正用二次元ゲージ２
の送り方向をＣＣＤカメラ１２０の対物レンズの光軸と
平行にして置かれ、当該校正用二次元ゲージ２を、Ｚ方
向について、基準点２３のピッチｐと等しい送り量で現
位置から四回送る。

【００４８】ホストコンピュータ２００は、三次元形状
計測装置１００及び校正装置１０の動作制御を行うと共
に測定情報の演算を行う。図３に示す三次元形状計測装
置の自動校正システムの動作は、全て、このホストコン
ピュータ２００に予め入力されたプログラムによって行
われるものである。

【００４９】図３は、本実施形態の動作を示すフローチ
ャートである。以下、これに基づいて本実施形態の三次
元形状計測に先だって行われる三次元形状計測装置１０
０の校正動作を説明する。

【００５０】ホストコンピュータ２００に記憶される変
数ステップを０に初期化する（工程Ｓ１）。

【００５１】そして、三次元形状計測装置１００のプロ
ジェクタ１１０から出力されるレーザ光を連続的に投影
し、校正用二次元ゲージ２の一平面上に付された各指標
の画像をＣＣＤカメラ１２０によって取り込み明暗画像
を得る。これにより、ホストコンピュータ２００は、そ
の記憶領域に二次源座標系たるカメラ座標系Ｘ_c−Ｙ_cを
設定する（工程Ｓ２）。

【００５２】次に、プロジェクタ１１０からグレイコー
ドパターン（ストライプ上のパターン光）を順次照射し
て空間コード化画像をＣＣＤカメラ１２０により撮像す
る。ホストコンピュータ２００は、取り込まれた画像か
ら空間コードを得て、これにより記憶領域に一次元座標
系たるプロジェクタ座標系Ｘ_pを設定する（工程Ｓ
３）。

【００５３】撮像した明暗画像を二値化し、円形たる各
指標２２の重心画素（中心）を求める（工程Ｓ４）。

【００５４】ホストコンピュータ２００では、正対する
各々の指標２２同士を結んだ直線の仮想交点を校正用の
実座標基準点２３として計算により求める（工程Ｓ
５）。

【００５５】そして、ホストコンピュータの記憶領域に
おいて、各基準点２３のカメラ座標系上の位置座標（Ｘ
_c−Ｙ_c）とプロジェクタ座標形状の位置座標Ｘ_pをそれ
ぞれ対応させてデータとして記憶する（工程Ｓ６）。

【００５６】ホストコンピュータ２００では、ステップ
をインクリメントして（工程Ｓ７）、校正用二次元ゲー
ジ２をピッチｐの距離だけＺ方向に移動させる（工程Ｓ
８）。

【００５７】校正用二次元ゲージ２の撮像が五回行われ
たか、即ち、Ｚ軸方向の移動が四回行われたかを確認し
（工程Ｓ９）、もし目標回数を達していなければ工程Ｓ
２から工程Ｓ８の動作を繰り返す。また、達していれ
ば、記憶された上記データを基に、前述した式（８）〜
（１４）を用いて、カメラパラメータとプロジェクタパ
ラメータを求めてシステムパラメータを計算する（工程
Ｓ１０）。そして、これにより校正が終了する。

【００５８】以上のように、本実施形態では、平滑な一
平面２１のみに指標２２を付してなる校正用二次元ゲー
ジ２を使用するため、従来使用されていたような高精度
三次元加工が施された基準立方体を不要とし、その作成
が作業労力を軽減することが可能である。

【００５９】また、従来の基準立方体は、カメラと正対
する三面しか撮像できなかったが、本実施形態では、基
準点２３が存在する校正用二次元ゲージ２を法線方向に
移動させることにより、実質的に、立体表面の全ての点
のみならず内部の点までを撮像可能とするため、空間的
に偏りのない基準点を用いることができ、校正の精度の
向上を図ることが可能である。

【００６０】さらに、従来の基準立方体では撮像する各
面ごとに照明の偏りが生じていたが、本実施形態では、
カメラ１２０に対して常に校正用二次元ゲージ２の一平
面２１を同じ向きに維持するため、一平面２１上の全指
標２２を画像処理で正確に抽出することが容易となり、
したがって基準点２３を既知の位置通りに認識すること
ができ、校正の精度をさらに向上させることが可能であ
る。

【００６１】また、従来の基準立方体では、撮像後，立
体表面に設けられた指標を抽出した後、それが立方体の
どの面のどの位置に対応するかを識別するための画像処
理を実施することが困難であったが、本実施形態は、一
平面上に全ての指標が付されていること，校正用二次元
ゲージ２の移動量の認識は容易であること等の理由か
ら、複雑な画像処理を不要とし、処理に要するホストコ
ンピュータ２００のメモリの軽減，処理時間の迅速化を
図ることが可能である。

【００６２】なお、本実施形態では、三次元形状計測装
置の校正装置１０にホストコンピュータ２００を併設
し、これにより各部の動作制御，データの記録及びデー
タの処理を行っているが、三次元形状計測装置の校正装
置１０にホストコンピュータ２００の各機能を行う動作
制御部を設けても良い。

【００６３】また、本実施形態では、空間コード化法に
基づいて三次元形状の計測を行う三次元形状計測装置１
００に対する校正作業を行う例を示したが、三次元形状
計測装置の校正装置１０は、これに限定されるものでは
なく、例えば、一つのスリット光の走査により三次元形
状の計測を行う計測装置や他の手法に基づく計測装置に
対しても有効である。

【００６４】また、校正用二次元ゲージ２の一平面２１
上に付された指標の数及び配置は、既知であれば、特に
限定するものではない。同様にして、Ｚ軸方向への送り
量及び送り回数も既知であれば特に限定されるものでは
ない。なお、指標の数及び送り回数は、演算処理時間と
の関係で許容される範囲で、増加させることが望まし
い。

【００６５】

【発明の効果】本願発明は、平滑な一平面のみに指標を
付してなるゲージを使用するため、従来使用されていた
ような高精度三次元加工が施された基準立方体を不要と
し、その作成が作業労力を軽減することが可能である。

【００６６】また、従来の基準立方体は、カメラと正対
する三面しか撮像できなかったが、本願発明では、基準
点が存在する校正用二次元ゲージを法線方向に移動させ
ることにより、実質的に、立体表面の全ての点のみなら
ず内部の点までを撮像可能とするため、空間的に偏りの
ない基準点を用いることができ、校正の精度の向上を図
ることが可能である。

【００６７】さらに、従来の基準立方体では撮像する各
面ごとに照明の偏りが生じていたが、本実施形態では、
カメラに対して常にゲージの一平面を同じ向きに維持す
るため、一平面上の全指標を画像処理で正確に抽出する
ことが容易となり、したがって基準点を既知の位置通り
に認識することができ、校正の精度をさらに向上させる
ことが可能である。

【００６８】また、従来の基準立方体では、撮像後，立
体表面に設けられた指標を抽出した後、それが立方体の
どの面のどの位置に対応するかを識別するための画像処
理を実施することが困難であったが、本願発明は、一平
面上に全ての指標が付されていること，ゲージの移動量
の認識は容易であること等の理由から、複雑な画像処理
を不要とし、例えば、演算処理をコンピュータ等により
行う場合に、その使用メモリの軽減，処理時間の迅速化
を図ることが可能である。

【００６９】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れた三次元形状計測装
置の校正方法及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に開示した校正用二次元ゲージを示し、図
２（Ａ）は正面図を示し、図２（Ｂ）は側面図を示す。

【図３】本発明の実施形態の動作を示すフローチャート
である。

【図４】空間コード化法による三次元形状計測の方法を
示し、図４（Ａ）は計測方法のブロック図であり、図４
（Ｂ）は図４（Ａ）の構成を上方からみた図であり、図
４（Ｃ）はパターン光と空間コードの対応を説明する図
である。

【図５】図５（Ａ）は従来の三次元形状計測装置の校正
に使用されていた基準立方体を示す斜視図であり、図５
（Ｂ）はその表面に形成される仮想基準点を示す説明図
である。

【符号の説明】

２ 校正用二次元ゲージ ３ 一軸数値制御テーブル（保持手段） ４ 一軸数値制御コントローラ（調整手段） １０ 三次元形状計測装置の校正装置 ２１ 一平面 ２２ 指標 １００ 三次元形状計測装置 １１０ プロジェクタ（照射機構） １２０ ＣＣＤカメラ（カメラ） １３０ 画像処理ボード（算出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物に対して一定の一次元方向に
   ついて位置座標を付するための照射光を照射する照射機
   構と、前記照射光を照射された測定対象物を撮像するカ
   メラと、このカメラによる撮像画像から測定対象物の三
   次元画像データを算出する算出手段とを備える三次元形
   状計測装置であって、 前記算出手段における三次元画像データを作成するため
   の、カメラ座標系の位置座標と前記測定対象物の実際の
   物体座標系の位置座標との関連を示すカメラパラメータ
   と，前記照射光により付する位置座標と前記測定対象物
   の実際の物体座標系の位置座標との関連を示すプロジェ
   クタパラメータとを実測により特定する三次元形状計測
   装置の校正方法において、 平滑な一平面上に既知の配置で複数の指標を付したゲー
   ジを、前記カメラに正対して配置し、 このゲージを前記一平面と垂直な方向に既知の移動量で
   複数回移動させ、 この移動ごとに前記ゲージの一平面に前記照射機構によ
   り照射光を照射すると共に当該一平面を前記カメラによ
   り撮像し、 前記各指標により示される三次元座標系上の位置座標と
   これら位置座標に対応する前記撮像画像の二次元座標系
   上の位置座標とから前記カメラパラメータを求めると共
   に、 前記各指標により示される三次元座標系上の位置座標と
   これら位置座標の位置を照射する一次元座標系上の位置
   座標とから前記プロジェクタパラメータを求めることを
   特徴とする三次元形状計測装置の校正方法。
2. 【請求項２】 測定対象物に対して一定の一次元方向に
   ついて位置座標を付するための照射光を照射する照射機
   構と、前記照射光を照射された測定対象物を撮像するカ
   メラと、このカメラによる撮像画像から測定対象物の三
   次元画像データを算出する算出手段とを備える三次元形
   状計測装置の校正装置において、 前記カメラと正対し，平滑な一平面上に既知の配置で複
   数の指標を付したゲージと、 このゲージをその一平面と垂直な方向に移動自在に保持
   する保持手段と、 この保持手段に装備され，前記ゲージの移動量を調節す
   る調節手段とを備えることを特徴とする三次元形状計測
   装置の校正装置。