３次元形状計測方法および３次元形状計測装置
【課題】位相シフト法を用いて計測対象物の３次元形状を計測する際に、実際には存在しない凹凸が生じることを抑制する。
【解決手段】縞パターンを計測対象物に投影し、前記計測対象物を撮影する。前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップとを備える。前記第２ステップにおいて、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて、当該画素の受光量変化を補正する。
【解決手段】縞パターンを計測対象物に投影し、前記計測対象物を撮影する。前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップとを備える。前記第２ステップにおいて、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて、当該画素の受光量変化を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフト法を利用して計測対象物の３次元形状を計測する３次元形状計測方法および３次元形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、位相シフト法を用いて計測対象物の３次元形状を計測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。位相シフト法は、明度が周期的に変化する縞パターンを投影装置から計測対象物に投影し、その計測対象物を投影装置の投影光軸と異なる方向から撮像装置で撮影し、この撮像装置で撮影した濃淡画像を画像処理することで計測対象物の３次元形状を計測する方法である。
【０００３】
位相シフト法では、撮像装置による撮影を、縞パターンの位相を所定量ずつずらしながら、１周期相当分ずれるまで複数回繰り返す。原理的に、撮影された複数の画像間において、同一画素における絶対的な受光量は計測対象物の表面性状、色、周辺光などにより変化するが、相対的な受光量差は投影パターンの位相差分だけの変化を示すこととなる。そのため、相対的な受光量差に基づいて、投影された縞パターン上における各点の相対位相φが、対応する画素の位相として求められる。その後、位相接続と呼ばれる処理を行うことにより、上記相対位相φから絶対位相Φが求められ、三角測量の原理等を利用して計測対象物の３次元形状が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本願発明者は、計測対象物の表面に反射率が大きく異なる部分が隣り合って存在している場合などにおいて、算出された位相から計測対象物の３次元形状を復元する際に、実際には存在しない凹凸が生じることを見出した。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位相シフト法を用い、３次元形状の復元の際に、実際には存在しない凹凸が生じにくい３次元形状計測方法および３次元形状計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る３次元形状計測方法は、明度が周期的に変化する縞パターンを計測対象物に投影し、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から前記計測対象物を撮影し、前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップと、を備えた３次元形状計測方法であって、前記第２ステップは、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正ステップを含んでいるものである。
【０００８】
本発明に係る３次元形状計測装置は、明度が周期的に変化する縞パターンを、位相を順次ずらしながら計測対象物に投影する投影装置と、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から、前記縞パターンが投影された計測対象物を撮影する撮像装置と、複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて各画素における前記縞パターンの位相を演算する演算部と、前記位相から前記計測対象物の３次元形状を特定する特定部とを有する演算装置と、を備えた３次元形状計測装置であって、前記演算装置は、前記演算部が各画素の受光量を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正部を有しているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位相シフト法を用い、３次元形状の復元の際に、実際には存在しない凹凸が生じにくい３次元形状計測方法および３次元形状計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】３次元形状計測装置の構成図である。
【図２】縞パターンを説明する概念図である。
【図３】３次元形状計測方法のフローチャートである。
【図４】コンピュータの機能ブロック図である。
【図５】（ａ）は計測対象物の表面の一部を模式的に表した図であり、（ｂ）〜（ｄ）は撮像装置に撮影された縞パターンの移動の様子を表す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、相対位相の誤差に起因して実際には存在しない凹凸が計測されてしまうことを説明する図である。
【図７】画素の受光量変化を補正する方法のフローチャートである。
【図８】補正を行った場合と補正を行わなかった場合の受光量変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る３次元形状計測装置１０は、投影装置１６と、撮像装置１８と、演算装置としてのコンピュータ１２とを備えている。投影装置１６および撮像装置１８は、コンピュータ１２によって制御される。投影装置１６は、計測対象物１４に対して、明度が周期的に変化する縞パターンを投影する。投影装置１６は、位相を順次ずらしながら上記縞パターンを投影するように制御される。撮像装置１８は、縞パターンが投影された計測対象物１４を撮影する。撮像装置１８は、投影装置１６の投影方向と異なる方向から計測対象物１４を撮影する。コンピュータ１２は、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）１２ｂと、ＣＰＵ１２ｂが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭ１２ｃと、ＲＡＭ１２ｄとを備えている。なお、コンピュータ１２の具体的構成は何ら限定されるものではない。コンピュータ１２には、キーボードやマウス等からなる入力装置１１と、液晶ディスプレイ等からなる表示装置１３とが接続されている。
【００１２】
次に、３次元形状計測装置１０が行う計測方法について説明する。なお、本明細書において、「点」とは、計測対象物１４の位置を表し、「画素」とは、計測対象物１４の撮影画像上の各点に対応する位置を表す。「明度」とは、各点での明るさを表す。「受光量」とは、画素へ入力された（または、画素から得られる）上記明るさに対応する量を表す。以下の３次元形状計測方法の説明では、撮像装置１８の全画素を利用するものとする。ただし、本発明では必ずしも撮影画像の全画素を利用しなくてもよく、一部の画素を間引くことによって、撮影画像の画素を部分的に利用してもよい。
【００１３】
本実施形態に係る３次元形状計測方法は、位相シフト法を利用したものである。図２は、投影装置１６が投影する縞パターンの一例を示している。図２に示すように、位相シフト法に際して、投影装置１６は、明度が複数の周期（図２に示す例では８周期。ただし、周期の数は特に限定されない）に亘って周期的に変化する縞パターンを投影する。ここでは、１周期の相対位相φを便宜上、−π〜＋πとする。したがって、絶対位相Φは、縞次数ｎが１つ増えるたびに２π増えることになる。相対位相φが−π＜φ＜０の部分は、明度が大きな明るい部分（以下、明部という）Ｐ１である。相対位相φが０＜φ＜＋πの部分は、明度が小さな暗い部分（以下、暗部という）Ｐ０である。なお、φ＝０、およびφ＝＋π（これは隣の周期のφ＝−πに相当する）の部分は、明部Ｐ１と見なしてもよく、暗部Ｐ０と見なしてもよい。縞パターンの明度の変化パターンは特に限定されず、例えば、正弦波状に変化していてもよく、矩形波状に変化していてもよい。
【００１４】
図３は、本実施形態に係る３次元形状計測方法のフローチャートである。この計測方法は、コンピュータ１２が投影装置１６および撮像装置１８を制御しながら、ＣＰＵ１２ｂが各種演算を実行することによって行われる。図４は、上記計測方法を実行する際のコンピュータ１２の機能ブロック図である。以下、図３および図４を参照しながら、３次元形状計測方法について説明する。
【００１５】
まず、ステップＳ１において、投影装置１６が縞パターンを投影する。次にステップＳ２に進み、撮像装置１８が、縞パターンが投影された計測対象物１４を撮影する。撮像装置１８の撮影画像はコンピュータ１２に送信され、ＲＡＭ１２ｄに記憶される。次にステップＳ３において、ＣＰＵ１２ｂにより、投影された縞パターンの位相のずれ量が２πであるか否かが判定される。判定結果がＮＯの場合にはステップＳ４に進み、縞パターンの位相の設定値が所定量だけずらされる。ここでは、所定量としてπ／３２が設定されているものとする。ステップＳ４の後は、ステップＳ１の投影とステップＳ２の撮影とが繰り返される。一方、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合には、１周期相当分の撮影が終了したこととなり、ステップＳ５に進む。
【００１６】
前述の撮影において、計測対象物１４の表面の各点には、撮影された画像の各画素がそれぞれ対応する。ステップＳ５では、撮影された複数の画像から、ＣＰＵ１２ｂが各画素の相対位相φを演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは演算部２１（図４参照）として機能する。詳細は後述するが、本実施形態に係る３次元形状計測方法では、隣り合う２つの画素の受光量変化に基づいて、当該画素の受光量変化を補正する処理を行う（図７参照）。なお、位相シフト法における相対位相φの演算方法自体は周知の技術であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１７】
次にステップＳ６に進み、縞次数ｎの演算を行う。縞次数ｎの演算には、従来から周知の空間コード法を利用する。縞次数ｎを演算した後はステップＳ７に進み、ＣＰＵ１２ｂは各画素の絶対位相Φを演算する。すなわち、絶対位相Φ＝２ｎπ＋φを演算する。続いてステップＳ８に進み、ＣＰＵ１２ｂは、三角測量の原理等を用いて、絶対位相Φから各画素に対応する計測対象物１４の各点の高さ情報を算出する。その結果、計測対象物１４の３次元形状が求められる。この際、ＣＰＵ１２ｂは、計測対象物１４の３次元形状を特定する特定部２２（図４参照）として機能する。
【００１８】
以上が３次元形状計測方法の全体の流れである。前述したように、本実施形態に係る３次元形状計測方法においては、ステップＳ５の相対位相φの演算に際して、画素の受光量変化の補正を行う。次に、この補正について説明する。
【００１９】
図５（ａ）は計測対象物１４の表面の一部を模式的に表した図であり、図５（ｂ）〜（ｄ）は、撮像装置１８に撮影された縞パターンの移動の様子を表す図である。ここでは、図５（ａ）に示すように、計測対象物１４の表面に白色部分１４ａと黒色部分１４ｂとが存在するものとする。例えば、計測対象物１４の表面において白地に黒色の文字が記載されている場合に、その文字の境界付近において、このような白色部分１４ａと黒色部分１４ｂとが存在することになる。図５（ｂ）〜（ｄ）において、符号Ｄは着目している一つの画素（以下、当該画素という）を表し、符号Ｄ１，Ｄ２は、当該画素Ｄの両隣に位置する画素を表す。当該画素Ｄは計測対象物１４の点Ｙに対応する画素であり、画素Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ点Ｙ１，Ｙ２に対応する画素である。縞パターンは所定方向Ｘに順次移動する。画素Ｄ１は当該画素Ｄの所定方向Ｘ側に位置する画素であり、画素Ｄ２は当該画素Ｄの所定方向Ｘと逆側に位置する画素である。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、当該点Ｙおよび点Ｙ２は黒色部分１４ｂに対応する位置にあり、点Ｙ１は白色部分１４ａに対応する位置にある。このような場合、点Ｙ１の反射率は当該点Ｙの反射率よりも大きいため、当該画素Ｄの受光量は、点Ｙ１からの拡散反射の影響を受けやすくなる。図５（ｂ）に示すように、縞パターンの暗部Ｐ０が当該点Ｙの手前に位置している場合、当該画素Ｄは明るい状態となる。図５（ｃ）に示すように、縞パターンが所定方向Ｘに所定量だけ移動し、暗部Ｐ０が当該点Ｙの箇所まで移動すると、当該画素Ｄは本来暗い状態となる。ところが、暗部Ｐ０は点Ｙ１まで到達していないため、点Ｙ１は明るい状態である。そのため、当該画素Ｄは当該点Ｙからの光だけでなく隣の点Ｙ１からの拡散反射光を受け、本来暗い状態となるべきであるにも拘わらず、暗い状態になりきらない。図５（ｄ）に示すように、縞パターンの暗部Ｐ０が点Ｙ１にまで到達すると、点Ｙ１が暗い状態となるので、当該画素Ｄは点Ｙ１からの反射の影響を受けにくくなる。したがって、当該画素Ｄは、本来の暗い状態となる。
【００２１】
このように、計測対象物１４上の反射率が大きく変化する部分にあっては、当該点Ｙからの光を受ける当該画素Ｄが、隣の点Ｙ１の影響を受けやすい。そのため、このような部分に対応する画素においては、縞パターンを順次移動させながら投影したときに、本来の暗い状態または明るい状態とはならない場合がある。これにより、相対位相φの演算に誤差が生じる場合がある。詳しくは、縞パターンの移動方向Ｘに沿って黒色部分１４ｂから白色部分１４ａに変化する箇所では、演算される相対位相φ´は実際の相対位相φよりも大きくなりがちである。その結果、図６（ａ）に示すように、点Ａの高さが誤差Δｈの分だけ高く演算されてしまう。すなわち、計測対象物１４の表面の高さ位置として、点Ａの位置ではなく点Ａ´の位置が算出されてしまい、実際には存在しない凸部が計測されてしまうことになる。一方、縞パターンの移動方向Ｘに沿って白色部分１４ａから黒色部分１４ｂに変化する箇所では、演算される相対位相φ´は実際の相対位相φよりも小さくなりがちである。その結果、図６（ｂ）に示すように、点Ｂの高さが誤差Δｈの分だけ低く演算されてしまう。すなわち、計測対象物１４の表面の高さ位置として、点Ｂの位置ではなく点Ｂ´の位置が算出されてしまい、実際には存在しない凹部が計測されてしまうことになる。このように、相対位相φの演算に誤差が生じると、実際には存在しない凹凸が生じることになる。
【００２２】
そこで、本実施形態では、そのような凹凸が生じないように、相対位相φの演算の際に、当該画素Ｄの周辺の画素の受光量に基づいて、当該画素の受光量変化を補正することとした。次に、図７を参照しながら、補正の具体的方法を説明する。
【００２３】
まず、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１２ｂは、着目する当該画素Ｄの受光量Ｉと、当該画素Ｄと所定方向Ｘ側に隣接する画素Ｄ１の受光量Ｉ１と、当該画素Ｄと所定方向Ｘと逆側に隣接する画素Ｄ２の受光量Ｉ２とを演算する。この演算を実行する際、ＣＰＵ１２ｂは受光量演算部３１（図４参照）として機能する。本実施形態では、１周期のうちに合計３２回の投影および撮影を行うため、それらの平均をＩ、Ｉ１、Ｉ２とすることとする。すなわち、
Ｉ＝（Ｉ０＋Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋…＋Ｉ３１）／３２
Ｉ１＝（Ｉ１０＋Ｉ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３＋…＋Ｉ１３１）／３２
Ｉ２＝（Ｉ２０＋Ｉ２１＋Ｉ２２＋Ｉ２３＋…＋Ｉ２３１）／３２
とする。なお、上記各式の添え字は、撮影回数から１を引いた数に対応している。添え字０は１回目の撮影を表し、添え字１は２回目の撮影を表し、添え字３１は３２回目の撮影を表している。ただし、受光量Ｉ、Ｉ１、Ｉ２の演算方法は特に限定されず、他の方法によって演算することも可能である。
【００２４】
次にステップＳ１２に進み、隣接する２つの画素のうち受光量の大きい方の画素を、当該画素に影響を与える画素、すなわち影響画素として特定し、その影響画素の受光量を特定する。言い換えると、Ｉ１およびＩ２のうちいずれか大きい方を、影響画素の受光量として特定する。この際、ＣＰＵ１２ｂは影響受光量特定部３２として機能する。ここでは図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、画素Ｄ１は白色部分１４ａに位置する点Ｙ１に対応し、画素Ｄ２は黒色部分１４ｂに位置する点Ｙ２に対応するので、画素Ｄ１の受光量Ｉ１の方が画素Ｄ２の受光量Ｉ２よりも大きくなる。そのため、影響画素は画素Ｄ１であり、その受光量はＩ１である。
【００２５】
次にステップＳ１３に進み、位相符号を特定する。この際、ＣＰＵ１２ｂは位相符号特定部３３として機能する。位相符号は、影響画素として、位相シフト時に位相が先行している点を撮影している画素を選択した場合は−、位相が遅れている点を撮影している画素を選択した場合は＋とする。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ここでは、位相が先行している点は点Ｙ２であり、位相が遅れている点はＹ１である。そのため、影響画素として画素Ｄ１が選択されると、位相符号は＋となる。
【００２６】
次にステップＳ１４に進み、影響画素Ｄ１の受光量Ｉ１から当該画素Ｄの受光量Ｉを減ずることによって、受光量差Ｓａを演算する。すなわち、ＣＰＵ１２ｂは、Ｓａ＝Ｉ１−Ｉとして受光量差Ｓａを演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは受光量差演算部３４として機能する。
【００２７】
次にステップＳ１５に進み、ＣＰＵ１２ｂは影響画素Ｄ１の影響率を演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは影響率演算部３５として機能する。ここでは、受光量差Ｓａが正の値であれば、影響率＝Ｓａ／Ｉとする。一方、受光量差Ｓａが零または負の値であれば、影響率＝０とする。
【００２８】
次にステップＳ１６に進み、当該画素Ｄの受光量Ｉの補正を行う。この際、ＣＰＵ１２ｂは、受光量補正部３６として機能する。具体的には、撮影回数をｎ回（なお、本実施形態ではｎ＝３２である）としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素Ｄの補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素Ｄの補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
として算出する。以上が、当該画素Ｄの受光量変化の補正方法である。
【００２９】
図８に、上記の補正を行った場合と補正を行わなかった場合の受光量変化の一例を示す。図８から、補正の有無により受光量変化のパターンが変わり、位相が補正されることが分かる。本実施形態では、補正後の受光量変化に基づいて、各画素の相対位相φが演算される。なお、上記補正の目的は相対位相φを正確に求めることにある。上記補正は、当該画素Ｄの受光量の絶対値を補正するものではなく、あくまでも当該画素Ｄの受光量の変化を補正するものである。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、位相シフト法を利用して各画素の相対位相を演算する際に、当該画素Ｄ１の所定方向Ｘの両隣に位置する２つの画素Ｄ１，Ｄ２の受光量Ｉ１，Ｉ２に基づいて、当該画素Ｄの受光量Ｉの変化を補正する。そのため、当該点Ｙに対応する当該画素Ｄの相対位相を演算する際に、当該点Ｙの隣の点Ｙ１，Ｙ２からの拡散反射の影響を抑制することができ、実際には存在しない凹凸が生じることを抑制することができる。したがって、位相シフト法を用いた３次元形状の計測を、より高精度に行うことが可能となる。
【００３１】
なお、上記補正の具体的方法はあくまでも一例に過ぎず、他に様々な補正方法を採ることができる。上記補正は、当該画素Ｄの両隣の画素Ｄ１，Ｄ２の受光量を利用するものであった。しかし、両隣の画素Ｄ１，Ｄ２だけでなく、他の画素の受光量を利用してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ３次元形状計測装置
１１ 入力装置
１２ コンピュータ（演算装置）
１３ 表示装置
１４ 計測対象物
１６ 投影装置
１８ 撮像装置
２１ 演算部
２２ 特定部
２３ 補正部
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 画素
Ｙ，Ｙ１，Ｙ２ 計測対象物の点
Ｐ０ 暗部
Ｐ１ 明部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフト法を利用して計測対象物の３次元形状を計測する３次元形状計測方法および３次元形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、位相シフト法を用いて計測対象物の３次元形状を計測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。位相シフト法は、明度が周期的に変化する縞パターンを投影装置から計測対象物に投影し、その計測対象物を投影装置の投影光軸と異なる方向から撮像装置で撮影し、この撮像装置で撮影した濃淡画像を画像処理することで計測対象物の３次元形状を計測する方法である。
【０００３】
位相シフト法では、撮像装置による撮影を、縞パターンの位相を所定量ずつずらしながら、１周期相当分ずれるまで複数回繰り返す。原理的に、撮影された複数の画像間において、同一画素における絶対的な受光量は計測対象物の表面性状、色、周辺光などにより変化するが、相対的な受光量差は投影パターンの位相差分だけの変化を示すこととなる。そのため、相対的な受光量差に基づいて、投影された縞パターン上における各点の相対位相φが、対応する画素の位相として求められる。その後、位相接続と呼ばれる処理を行うことにより、上記相対位相φから絶対位相Φが求められ、三角測量の原理等を利用して計測対象物の３次元形状が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本願発明者は、計測対象物の表面に反射率が大きく異なる部分が隣り合って存在している場合などにおいて、算出された位相から計測対象物の３次元形状を復元する際に、実際には存在しない凹凸が生じることを見出した。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位相シフト法を用い、３次元形状の復元の際に、実際には存在しない凹凸が生じにくい３次元形状計測方法および３次元形状計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る３次元形状計測方法は、明度が周期的に変化する縞パターンを計測対象物に投影し、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から前記計測対象物を撮影し、前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップと、を備えた３次元形状計測方法であって、前記第２ステップは、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正ステップを含んでいるものである。
【０００８】
本発明に係る３次元形状計測装置は、明度が周期的に変化する縞パターンを、位相を順次ずらしながら計測対象物に投影する投影装置と、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から、前記縞パターンが投影された計測対象物を撮影する撮像装置と、複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて各画素における前記縞パターンの位相を演算する演算部と、前記位相から前記計測対象物の３次元形状を特定する特定部とを有する演算装置と、を備えた３次元形状計測装置であって、前記演算装置は、前記演算部が各画素の受光量を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正部を有しているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位相シフト法を用い、３次元形状の復元の際に、実際には存在しない凹凸が生じにくい３次元形状計測方法および３次元形状計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】３次元形状計測装置の構成図である。
【図２】縞パターンを説明する概念図である。
【図３】３次元形状計測方法のフローチャートである。
【図４】コンピュータの機能ブロック図である。
【図５】（ａ）は計測対象物の表面の一部を模式的に表した図であり、（ｂ）〜（ｄ）は撮像装置に撮影された縞パターンの移動の様子を表す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、相対位相の誤差に起因して実際には存在しない凹凸が計測されてしまうことを説明する図である。
【図７】画素の受光量変化を補正する方法のフローチャートである。
【図８】補正を行った場合と補正を行わなかった場合の受光量変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る３次元形状計測装置１０は、投影装置１６と、撮像装置１８と、演算装置としてのコンピュータ１２とを備えている。投影装置１６および撮像装置１８は、コンピュータ１２によって制御される。投影装置１６は、計測対象物１４に対して、明度が周期的に変化する縞パターンを投影する。投影装置１６は、位相を順次ずらしながら上記縞パターンを投影するように制御される。撮像装置１８は、縞パターンが投影された計測対象物１４を撮影する。撮像装置１８は、投影装置１６の投影方向と異なる方向から計測対象物１４を撮影する。コンピュータ１２は、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）１２ｂと、ＣＰＵ１２ｂが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭ１２ｃと、ＲＡＭ１２ｄとを備えている。なお、コンピュータ１２の具体的構成は何ら限定されるものではない。コンピュータ１２には、キーボードやマウス等からなる入力装置１１と、液晶ディスプレイ等からなる表示装置１３とが接続されている。
【００１２】
次に、３次元形状計測装置１０が行う計測方法について説明する。なお、本明細書において、「点」とは、計測対象物１４の位置を表し、「画素」とは、計測対象物１４の撮影画像上の各点に対応する位置を表す。「明度」とは、各点での明るさを表す。「受光量」とは、画素へ入力された（または、画素から得られる）上記明るさに対応する量を表す。以下の３次元形状計測方法の説明では、撮像装置１８の全画素を利用するものとする。ただし、本発明では必ずしも撮影画像の全画素を利用しなくてもよく、一部の画素を間引くことによって、撮影画像の画素を部分的に利用してもよい。
【００１３】
本実施形態に係る３次元形状計測方法は、位相シフト法を利用したものである。図２は、投影装置１６が投影する縞パターンの一例を示している。図２に示すように、位相シフト法に際して、投影装置１６は、明度が複数の周期（図２に示す例では８周期。ただし、周期の数は特に限定されない）に亘って周期的に変化する縞パターンを投影する。ここでは、１周期の相対位相φを便宜上、−π〜＋πとする。したがって、絶対位相Φは、縞次数ｎが１つ増えるたびに２π増えることになる。相対位相φが−π＜φ＜０の部分は、明度が大きな明るい部分（以下、明部という）Ｐ１である。相対位相φが０＜φ＜＋πの部分は、明度が小さな暗い部分（以下、暗部という）Ｐ０である。なお、φ＝０、およびφ＝＋π（これは隣の周期のφ＝−πに相当する）の部分は、明部Ｐ１と見なしてもよく、暗部Ｐ０と見なしてもよい。縞パターンの明度の変化パターンは特に限定されず、例えば、正弦波状に変化していてもよく、矩形波状に変化していてもよい。
【００１４】
図３は、本実施形態に係る３次元形状計測方法のフローチャートである。この計測方法は、コンピュータ１２が投影装置１６および撮像装置１８を制御しながら、ＣＰＵ１２ｂが各種演算を実行することによって行われる。図４は、上記計測方法を実行する際のコンピュータ１２の機能ブロック図である。以下、図３および図４を参照しながら、３次元形状計測方法について説明する。
【００１５】
まず、ステップＳ１において、投影装置１６が縞パターンを投影する。次にステップＳ２に進み、撮像装置１８が、縞パターンが投影された計測対象物１４を撮影する。撮像装置１８の撮影画像はコンピュータ１２に送信され、ＲＡＭ１２ｄに記憶される。次にステップＳ３において、ＣＰＵ１２ｂにより、投影された縞パターンの位相のずれ量が２πであるか否かが判定される。判定結果がＮＯの場合にはステップＳ４に進み、縞パターンの位相の設定値が所定量だけずらされる。ここでは、所定量としてπ／３２が設定されているものとする。ステップＳ４の後は、ステップＳ１の投影とステップＳ２の撮影とが繰り返される。一方、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合には、１周期相当分の撮影が終了したこととなり、ステップＳ５に進む。
【００１６】
前述の撮影において、計測対象物１４の表面の各点には、撮影された画像の各画素がそれぞれ対応する。ステップＳ５では、撮影された複数の画像から、ＣＰＵ１２ｂが各画素の相対位相φを演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは演算部２１（図４参照）として機能する。詳細は後述するが、本実施形態に係る３次元形状計測方法では、隣り合う２つの画素の受光量変化に基づいて、当該画素の受光量変化を補正する処理を行う（図７参照）。なお、位相シフト法における相対位相φの演算方法自体は周知の技術であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１７】
次にステップＳ６に進み、縞次数ｎの演算を行う。縞次数ｎの演算には、従来から周知の空間コード法を利用する。縞次数ｎを演算した後はステップＳ７に進み、ＣＰＵ１２ｂは各画素の絶対位相Φを演算する。すなわち、絶対位相Φ＝２ｎπ＋φを演算する。続いてステップＳ８に進み、ＣＰＵ１２ｂは、三角測量の原理等を用いて、絶対位相Φから各画素に対応する計測対象物１４の各点の高さ情報を算出する。その結果、計測対象物１４の３次元形状が求められる。この際、ＣＰＵ１２ｂは、計測対象物１４の３次元形状を特定する特定部２２（図４参照）として機能する。
【００１８】
以上が３次元形状計測方法の全体の流れである。前述したように、本実施形態に係る３次元形状計測方法においては、ステップＳ５の相対位相φの演算に際して、画素の受光量変化の補正を行う。次に、この補正について説明する。
【００１９】
図５（ａ）は計測対象物１４の表面の一部を模式的に表した図であり、図５（ｂ）〜（ｄ）は、撮像装置１８に撮影された縞パターンの移動の様子を表す図である。ここでは、図５（ａ）に示すように、計測対象物１４の表面に白色部分１４ａと黒色部分１４ｂとが存在するものとする。例えば、計測対象物１４の表面において白地に黒色の文字が記載されている場合に、その文字の境界付近において、このような白色部分１４ａと黒色部分１４ｂとが存在することになる。図５（ｂ）〜（ｄ）において、符号Ｄは着目している一つの画素（以下、当該画素という）を表し、符号Ｄ１，Ｄ２は、当該画素Ｄの両隣に位置する画素を表す。当該画素Ｄは計測対象物１４の点Ｙに対応する画素であり、画素Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ点Ｙ１，Ｙ２に対応する画素である。縞パターンは所定方向Ｘに順次移動する。画素Ｄ１は当該画素Ｄの所定方向Ｘ側に位置する画素であり、画素Ｄ２は当該画素Ｄの所定方向Ｘと逆側に位置する画素である。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、当該点Ｙおよび点Ｙ２は黒色部分１４ｂに対応する位置にあり、点Ｙ１は白色部分１４ａに対応する位置にある。このような場合、点Ｙ１の反射率は当該点Ｙの反射率よりも大きいため、当該画素Ｄの受光量は、点Ｙ１からの拡散反射の影響を受けやすくなる。図５（ｂ）に示すように、縞パターンの暗部Ｐ０が当該点Ｙの手前に位置している場合、当該画素Ｄは明るい状態となる。図５（ｃ）に示すように、縞パターンが所定方向Ｘに所定量だけ移動し、暗部Ｐ０が当該点Ｙの箇所まで移動すると、当該画素Ｄは本来暗い状態となる。ところが、暗部Ｐ０は点Ｙ１まで到達していないため、点Ｙ１は明るい状態である。そのため、当該画素Ｄは当該点Ｙからの光だけでなく隣の点Ｙ１からの拡散反射光を受け、本来暗い状態となるべきであるにも拘わらず、暗い状態になりきらない。図５（ｄ）に示すように、縞パターンの暗部Ｐ０が点Ｙ１にまで到達すると、点Ｙ１が暗い状態となるので、当該画素Ｄは点Ｙ１からの反射の影響を受けにくくなる。したがって、当該画素Ｄは、本来の暗い状態となる。
【００２１】
このように、計測対象物１４上の反射率が大きく変化する部分にあっては、当該点Ｙからの光を受ける当該画素Ｄが、隣の点Ｙ１の影響を受けやすい。そのため、このような部分に対応する画素においては、縞パターンを順次移動させながら投影したときに、本来の暗い状態または明るい状態とはならない場合がある。これにより、相対位相φの演算に誤差が生じる場合がある。詳しくは、縞パターンの移動方向Ｘに沿って黒色部分１４ｂから白色部分１４ａに変化する箇所では、演算される相対位相φ´は実際の相対位相φよりも大きくなりがちである。その結果、図６（ａ）に示すように、点Ａの高さが誤差Δｈの分だけ高く演算されてしまう。すなわち、計測対象物１４の表面の高さ位置として、点Ａの位置ではなく点Ａ´の位置が算出されてしまい、実際には存在しない凸部が計測されてしまうことになる。一方、縞パターンの移動方向Ｘに沿って白色部分１４ａから黒色部分１４ｂに変化する箇所では、演算される相対位相φ´は実際の相対位相φよりも小さくなりがちである。その結果、図６（ｂ）に示すように、点Ｂの高さが誤差Δｈの分だけ低く演算されてしまう。すなわち、計測対象物１４の表面の高さ位置として、点Ｂの位置ではなく点Ｂ´の位置が算出されてしまい、実際には存在しない凹部が計測されてしまうことになる。このように、相対位相φの演算に誤差が生じると、実際には存在しない凹凸が生じることになる。
【００２２】
そこで、本実施形態では、そのような凹凸が生じないように、相対位相φの演算の際に、当該画素Ｄの周辺の画素の受光量に基づいて、当該画素の受光量変化を補正することとした。次に、図７を参照しながら、補正の具体的方法を説明する。
【００２３】
まず、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１２ｂは、着目する当該画素Ｄの受光量Ｉと、当該画素Ｄと所定方向Ｘ側に隣接する画素Ｄ１の受光量Ｉ１と、当該画素Ｄと所定方向Ｘと逆側に隣接する画素Ｄ２の受光量Ｉ２とを演算する。この演算を実行する際、ＣＰＵ１２ｂは受光量演算部３１（図４参照）として機能する。本実施形態では、１周期のうちに合計３２回の投影および撮影を行うため、それらの平均をＩ、Ｉ１、Ｉ２とすることとする。すなわち、
Ｉ＝（Ｉ０＋Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋…＋Ｉ３１）／３２
Ｉ１＝（Ｉ１０＋Ｉ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３＋…＋Ｉ１３１）／３２
Ｉ２＝（Ｉ２０＋Ｉ２１＋Ｉ２２＋Ｉ２３＋…＋Ｉ２３１）／３２
とする。なお、上記各式の添え字は、撮影回数から１を引いた数に対応している。添え字０は１回目の撮影を表し、添え字１は２回目の撮影を表し、添え字３１は３２回目の撮影を表している。ただし、受光量Ｉ、Ｉ１、Ｉ２の演算方法は特に限定されず、他の方法によって演算することも可能である。
【００２４】
次にステップＳ１２に進み、隣接する２つの画素のうち受光量の大きい方の画素を、当該画素に影響を与える画素、すなわち影響画素として特定し、その影響画素の受光量を特定する。言い換えると、Ｉ１およびＩ２のうちいずれか大きい方を、影響画素の受光量として特定する。この際、ＣＰＵ１２ｂは影響受光量特定部３２として機能する。ここでは図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、画素Ｄ１は白色部分１４ａに位置する点Ｙ１に対応し、画素Ｄ２は黒色部分１４ｂに位置する点Ｙ２に対応するので、画素Ｄ１の受光量Ｉ１の方が画素Ｄ２の受光量Ｉ２よりも大きくなる。そのため、影響画素は画素Ｄ１であり、その受光量はＩ１である。
【００２５】
次にステップＳ１３に進み、位相符号を特定する。この際、ＣＰＵ１２ｂは位相符号特定部３３として機能する。位相符号は、影響画素として、位相シフト時に位相が先行している点を撮影している画素を選択した場合は−、位相が遅れている点を撮影している画素を選択した場合は＋とする。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ここでは、位相が先行している点は点Ｙ２であり、位相が遅れている点はＹ１である。そのため、影響画素として画素Ｄ１が選択されると、位相符号は＋となる。
【００２６】
次にステップＳ１４に進み、影響画素Ｄ１の受光量Ｉ１から当該画素Ｄの受光量Ｉを減ずることによって、受光量差Ｓａを演算する。すなわち、ＣＰＵ１２ｂは、Ｓａ＝Ｉ１−Ｉとして受光量差Ｓａを演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは受光量差演算部３４として機能する。
【００２７】
次にステップＳ１５に進み、ＣＰＵ１２ｂは影響画素Ｄ１の影響率を演算する。この際、ＣＰＵ１２ｂは影響率演算部３５として機能する。ここでは、受光量差Ｓａが正の値であれば、影響率＝Ｓａ／Ｉとする。一方、受光量差Ｓａが零または負の値であれば、影響率＝０とする。
【００２８】
次にステップＳ１６に進み、当該画素Ｄの受光量Ｉの補正を行う。この際、ＣＰＵ１２ｂは、受光量補正部３６として機能する。具体的には、撮影回数をｎ回（なお、本実施形態ではｎ＝３２である）としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素Ｄの補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素Ｄの補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
として算出する。以上が、当該画素Ｄの受光量変化の補正方法である。
【００２９】
図８に、上記の補正を行った場合と補正を行わなかった場合の受光量変化の一例を示す。図８から、補正の有無により受光量変化のパターンが変わり、位相が補正されることが分かる。本実施形態では、補正後の受光量変化に基づいて、各画素の相対位相φが演算される。なお、上記補正の目的は相対位相φを正確に求めることにある。上記補正は、当該画素Ｄの受光量の絶対値を補正するものではなく、あくまでも当該画素Ｄの受光量の変化を補正するものである。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、位相シフト法を利用して各画素の相対位相を演算する際に、当該画素Ｄ１の所定方向Ｘの両隣に位置する２つの画素Ｄ１，Ｄ２の受光量Ｉ１，Ｉ２に基づいて、当該画素Ｄの受光量Ｉの変化を補正する。そのため、当該点Ｙに対応する当該画素Ｄの相対位相を演算する際に、当該点Ｙの隣の点Ｙ１，Ｙ２からの拡散反射の影響を抑制することができ、実際には存在しない凹凸が生じることを抑制することができる。したがって、位相シフト法を用いた３次元形状の計測を、より高精度に行うことが可能となる。
【００３１】
なお、上記補正の具体的方法はあくまでも一例に過ぎず、他に様々な補正方法を採ることができる。上記補正は、当該画素Ｄの両隣の画素Ｄ１，Ｄ２の受光量を利用するものであった。しかし、両隣の画素Ｄ１，Ｄ２だけでなく、他の画素の受光量を利用してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ３次元形状計測装置
１１ 入力装置
１２ コンピュータ（演算装置）
１３ 表示装置
１４ 計測対象物
１６ 投影装置
１８ 撮像装置
２１ 演算部
２２ 特定部
２３ 補正部
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 画素
Ｙ，Ｙ１，Ｙ２ 計測対象物の点
Ｐ０ 暗部
Ｐ１ 明部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明度が周期的に変化する縞パターンを計測対象物に投影し、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から前記計測対象物を撮影し、前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、
前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、
撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップと、を備えた３次元形状計測方法であって、
前記第２ステップは、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正ステップを含んでいる、３次元形状計測方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、
当該画素の受光量Ｉと、当該画素の前記所定方向側の隣に位置する画素の受光量Ｉ１と、当該画素の前記所定方向と逆側の隣に位置する画素の受光量Ｉ２とを演算するステップと、
前記受光量Ｉ１および前記受光量Ｉ２のうちいずれか大きい方を、当該画素に影響を与える画素（以下、影響画素という。）の受光量として特定するステップと、
前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも大きい場合は位相符号を＋とし、前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも小さい場合は位相符号を−とすることによって、位相符号を特定するステップと、
前記影響画素の受光量から当該画素の受光量を減ずることによって受光量差Ｓａを演算するステップと、
前記受光量差Ｓａが正の値であれば影響率＝Ｓａ／Ｉ、前記受光量差Ｓａが零または負の値であれば影響率＝０として、影響率を演算するステップと、
前記第１ステップの撮影回数をｎ回としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素の補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素の補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
とすることによって、当該画素の受光量を補正するステップと、
を含んでいる請求項１に記載の３次元形状計測方法。
【請求項３】
明度が周期的に変化する縞パターンを、位相を順次ずらしながら計測対象物に投影する投影装置と、
前記縞パターンの投影方向と異なる方向から、前記縞パターンが投影された計測対象物を撮影する撮像装置と、
複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて各画素における前記縞パターンの位相を演算する演算部と、前記位相から前記計測対象物の３次元形状を特定する特定部とを有する演算装置と、を備えた３次元形状計測装置であって、
前記演算装置は、前記演算部が各画素の受光量を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正部を有している、３次元形状計測装置。
【請求項４】
前記補正部は、
当該画素の受光量Ｉと、当該画素の前記所定方向側の隣に位置する画素の受光量Ｉ１と、当該画素の前記所定方向と逆側の隣に位置する画素の受光量Ｉ２とを演算する受光量演算部と、
前記受光量Ｉ１および前記受光量Ｉ２のうちいずれか大きい方を、当該画素に影響を与える画素（以下、影響画素という。）の受光量として特定する影響受光量特定部と、
前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも大きい場合は位相符号を＋とし、前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも小さい場合は位相符号を−とすることによって、位相符号を特定する位相符号特定部と、
前記影響画素の受光量から当該画素の受光量を減ずることによって受光量差Ｓａを演算する受光量差演算部と、
前記受光量差Ｓａが正の値であれば影響率＝Ｓａ／Ｉ、前記受光量差Ｓａが零または負の値であれば影響率＝０として、影響率を演算する影響率演算部と、
前記第１ステップの撮影回数をｎ回としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素の補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素の補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
とすることによって、当該画素の受光量を補正する受光量補正部と、
を備えている請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項１】
明度が周期的に変化する縞パターンを計測対象物に投影し、前記縞パターンの投影方向と異なる方向から前記計測対象物を撮影し、前記縞パターンの位相を所定方向にずらしながら前記投影および前記撮影を順次繰り返す第１ステップと、
前記第１ステップで得られた複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて、各画素における前記縞パターンの位相を演算する第２ステップと、
撮影画像の各画素の位相に基づいて前記計測対象物の３次元形状を特定する第３ステップと、を備えた３次元形状計測方法であって、
前記第２ステップは、各画素の位相を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正ステップを含んでいる、３次元形状計測方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、
当該画素の受光量Ｉと、当該画素の前記所定方向側の隣に位置する画素の受光量Ｉ１と、当該画素の前記所定方向と逆側の隣に位置する画素の受光量Ｉ２とを演算するステップと、
前記受光量Ｉ１および前記受光量Ｉ２のうちいずれか大きい方を、当該画素に影響を与える画素（以下、影響画素という。）の受光量として特定するステップと、
前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも大きい場合は位相符号を＋とし、前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも小さい場合は位相符号を−とすることによって、位相符号を特定するステップと、
前記影響画素の受光量から当該画素の受光量を減ずることによって受光量差Ｓａを演算するステップと、
前記受光量差Ｓａが正の値であれば影響率＝Ｓａ／Ｉ、前記受光量差Ｓａが零または負の値であれば影響率＝０として、影響率を演算するステップと、
前記第１ステップの撮影回数をｎ回としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素の補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素の補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
とすることによって、当該画素の受光量を補正するステップと、
を含んでいる請求項１に記載の３次元形状計測方法。
【請求項３】
明度が周期的に変化する縞パターンを、位相を順次ずらしながら計測対象物に投影する投影装置と、
前記縞パターンの投影方向と異なる方向から、前記縞パターンが投影された計測対象物を撮影する撮像装置と、
複数の撮影画像における同一画素での受光量変化に基づいて各画素における前記縞パターンの位相を演算する演算部と、前記位相から前記計測対象物の３次元形状を特定する特定部とを有する演算装置と、を備えた３次元形状計測装置であって、
前記演算装置は、前記演算部が各画素の受光量を演算する際に、少なくとも当該画素の前記所定方向の両隣に位置する２つの画素の受光量に基づいて当該画素の受光量変化を補正する補正部を有している、３次元形状計測装置。
【請求項４】
前記補正部は、
当該画素の受光量Ｉと、当該画素の前記所定方向側の隣に位置する画素の受光量Ｉ１と、当該画素の前記所定方向と逆側の隣に位置する画素の受光量Ｉ２とを演算する受光量演算部と、
前記受光量Ｉ１および前記受光量Ｉ２のうちいずれか大きい方を、当該画素に影響を与える画素（以下、影響画素という。）の受光量として特定する影響受光量特定部と、
前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも大きい場合は位相符号を＋とし、前記受光量Ｉ１が前記受光量Ｉ２よりも小さい場合は位相符号を−とすることによって、位相符号を特定する位相符号特定部と、
前記影響画素の受光量から当該画素の受光量を減ずることによって受光量差Ｓａを演算する受光量差演算部と、
前記受光量差Ｓａが正の値であれば影響率＝Ｓａ／Ｉ、前記受光量差Ｓａが零または負の値であれば影響率＝０として、影響率を演算する影響率演算部と、
前記第１ステップの撮影回数をｎ回としたときに、ｉ回目（ただし、ｉは零またはｎ−１以下の自然数）の撮影時における当該画素の補正後の受光量Ｉｉ´を、ｉ回目、ｉ＋１回目の撮影時における当該画素の補正前の受光量Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、
Ｉｉ´＝（Ｉｉ＋１−Ｉｉ）×影響率×位相符号×Ｉｉ
とすることによって、当該画素の受光量を補正する受光量補正部と、
を備えている請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３３３２８（Ｐ２０１１−１３３３２８Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２５９５（Ｐ２００９−２９２５９５）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００１１６０５７）ローランドディー．ジー．株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００１１６０５７）ローランドディー．ジー．株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
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