３次元形状計測用撮影装置および方法並びにプログラム
【課題】被写体にパターン光を照射することにより取得した画像を用いて、被写体の３次元形状を正確に計測する。
【解決手段】第１のカメラ２により被写体のプレ画像を取得し、演算部５がプレ画像上に複数の領域からなる照射範囲を設定する。さらに、照射範囲の領域毎にパターン光照射の有無を判定し、判定結果に応じてプロジェクタ４の変換部１２にパターンを表示する。これにより、光源１１をオンとすると、被写体の必要な部分にのみパターン光が照射される。被写体におけるパターン光の反射光は、第１および第２のカメラ２，３に入射する。そして、第１および第２のカメラ２，３が基準画像および参照画像を取得し、演算部５が画素の対応付けを行うことにより、被写体の３次元形状を計測する。
【解決手段】第１のカメラ２により被写体のプレ画像を取得し、演算部５がプレ画像上に複数の領域からなる照射範囲を設定する。さらに、照射範囲の領域毎にパターン光照射の有無を判定し、判定結果に応じてプロジェクタ４の変換部１２にパターンを表示する。これにより、光源１１をオンとすると、被写体の必要な部分にのみパターン光が照射される。被写体におけるパターン光の反射光は、第１および第２のカメラ２，３に入射する。そして、第１および第２のカメラ２，３が基準画像および参照画像を取得し、演算部５が画素の対応付けを行うことにより、被写体の３次元形状を計測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の３次元形状を計測するための計測用画像を取得する３次元形状計測用撮影装置および方法並びに３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にステレオ法またはステレオ３次元画像計測法等と称される距離測定方法は、異なる位置に設けられた少なくとも２台以上のカメラ（１台の基準カメラおよびその他の参照カメラ）を用いて被写体を撮影し、これにより取得された複数の計測用画像（基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像）の間で画素を対応付け、対応付けられた基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差（視差）に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測するものである。
【０００３】
したがって、被写体の表面全体に対応するすべての画素までの距離を測定すれば、被写体の形状や奥行きという３次元形状を計測することが可能となる。なお、１台のカメラのみを使用して異なる位置において撮影を行うことにより複数の画像を取得して、被写体の３次元形状を計測することも可能である。
【０００４】
ここで、ステレオ法においては、図１１に示すように、基準画像Ｇ１上のある点Ｐａに写像される実空間上の点は、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３というように点Ｃからの視線上に複数存在するため、実空間上の点Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ 等の写像である直線（エピポーラ線）上に、点Ｐａに対応する参照画像Ｇ２上の点Ｐａ′が存在することに基づいて画素の対応付けが行われる。なお、図１１において点Ｃは基準カメラの視点、点Ｃ′は参照カメラの視点である。
【０００５】
しかしながら、ステレオ法においては、被写体が人物の顔のように濃淡、形状および色等の局所的な特徴がない場合には、画素の対応付けを行うことにより対応点を求めることができないという問題がある。このような問題を解決するために、被写体にランダムドットパターン、格子状パターン、バーコード状パターン等のパターン光を照射し、パターン光の位置に基づいて対応点を求める手法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、被写体のコントラストを測定し、その測定結果に応じてパターン光を照射するか否かを決定する手法も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−２１２３８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８３７５２号公報
【特許文献３】特開２００２−３００６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に記載された手法は、画角の全範囲に対してパターン光の照射の有無を設定しているため、画角の範囲におけるコントラストが高い部分や、局所的な特徴を有する部分にもパターン光が照射される。このようにコントラストが高い部分あるいは局所的な特徴を有する部分にパターン光が照射されると、取得される画像の高周波成分が多くなる。このため、その部分に対応する画像にモアレが生じる等してしまうことから、対応点の探索を良好に行うことができず、その結果、被写体までの距離を正確に測定できなくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被写体にパターン光を照射することにより取得した画像を用いて、被写体の３次元形状を正確に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による３次元形状計測用撮影装置は、被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段と、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得するとともに、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得するよう、前記撮影手段を制御する撮影制御手段と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する判定手段と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光が照射されるよう、前記照射手段を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
なお、３次元形状計測用撮影装置においては、前記分割された領域毎に前記プレ画像の輝度を算出する輝度算出手段をさらに備えるものとし、
前記照射制御手段を、前記輝度に応じて、前記領域毎に前記被写体に照射される前記光の光量を変化させるよう前記照射手段を制御する手段としてもよい。
【００１１】
この場合、前記照射制御手段を、前記複数の領域のうち前記輝度が所定値以下の領域には、該領域に所定輝度の前記パターン光が照射されるよう前記照射手段を制御する手段としてもよい。
【００１２】
また、本発明による３次元形状計測用撮影装置においては、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像群に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する計測手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１３】
本発明による３次元形状計測用撮影方法は、被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法であって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得し、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定し、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射し、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得し、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測することを特徴とするものである。
【００１４】
なお、本発明による３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、計測用画像群の取得前に被写体のプレ画像が取得され、プレ画像上に複数の領域が設定され、設定された領域毎にパターン光照射の有無が判定され、パターン光を照射すると判定された領域にのみパターン光が照射される。このため、画角の範囲に含まれるコントラストが高い部分や、局所的な特徴を有する部分には、パターン光が照射されないようにすることができる。したがって、画角の範囲にコントラストが高かったり、局所的な特徴を有する部分を含む場合であっても、モアレ等を含まない高画質の計測用画像群を取得できるため、対応点を精度よく求めることができ、その結果、被写体の３次元形状を精度よく計測することができる。
【００１６】
また、分割された領域毎にプレ画像の輝度を算出し、輝度に応じて、領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させることにより、輝度が低い領域を明るくすることができる。
【００１７】
また、複数の領域のうち輝度が所定値以下の領域には、その領域に所定輝度のパターン光を照射することにより、被写体上の暗い部分に対して、煩雑な処理を行うことなく高輝度のパターン光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による３次元形状計測用撮影装置を適用した３次元形状計測装置の外観斜視図である。図１に示すように本実施形態による３次元形状計測装置１は、第１のカメラ２、第２のカメラ３、プロジェクタ４、演算部５、モニタ６および入力部７を備える。
【００１９】
第１および第２のカメラ２，３は、所定間隔を空けかつ所定の輻輳角を持って配置されており、演算部５からの指示に応じて、被写体をそれぞれ異なる位置から撮影することにより、被写体の３次元形状の計測に使用する基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２をそれぞれ取得する。なお、取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２は演算部５に入力されて、被写体の３次元形状の計測に用いられる。なお、第１および第２のカメラ２，３が撮影手段に相当する。
【００２０】
プロジェクタ４は、演算部５からの指示により、格子状ドットパターン等の所定のパターンからなるパターン光を被写体に向けて照射するためのものであり、ＬＥＤ等の光を発する光源１１、光源１１から発せられた光をパターン光に変換する変換部１２を備える。なお、プロジェクタ４が照射手段に相当する。
【００２１】
変換部１２は、光源１１から発せられる光の光路Ｘ０上に配置された液晶フィルタからなり、後述する照射制御部２１から指示されたパターンを表示することにより、光源１１から発せられた光を透過させてパターン光に変換する。なお、パターン光については後述する。
【００２２】
演算部５は、被写体の３次元形状の計測のために必要な演算を行うとともに、第１のカメラ２、第２のカメラ３およびプロジェクタ４の駆動を制御する。
【００２３】
図２は演算部５の構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように演算部５は、プロジェクタ４の駆動を制御する照射制御部２１、第１および第２のカメラ２，３の動作を制御する撮影制御部２２、被写体への光の照射範囲を設定する範囲設定部２３、被写体へのパターン光照射の有無を判定する判定部２４、パターン光が照射された被写体を撮影することにより取得された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて被写体の３次元形状を計測する計測部２５、および演算部５の全体の動作を制御する全体制御部２７を備え、照射制御部２１、撮影制御部２２、範囲設定部２３、判定部２４、計測部２５および全体制御部２７が、モニタ６および入力部７とともにバス２８により接続されている。
【００２４】
全体制御部２７は、ＣＰＵ２７Ａ、作業領域となるＲＡＭ２７Ｂおよび操作／制御プログラムを含む各種情報が記憶されているＲＯＭ２７Ｃからなる。
【００２５】
照射制御部２１は、全体制御部２７からの指示により、光源１１のオン、オフを制御する。また、判定部２４の判定結果に応じて、パターンの変換部１２への表示を制御する。
【００２６】
撮影制御部２２は、入力部７から３次元形状計測の指示がなされている場合、被写体を撮影して基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得する指示を第１および第２のカメラ２，３に対して行う。また、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の取得前に、プレ画像を取得する指示を第１のカメラ２に対して行う。
【００２７】
範囲設定部２３は、プレ画像上にプロジェクタ４から発せられる光を照射する範囲を設定する。図３は光の照射範囲の設定を説明するための図である。図３に示すように範囲設定部２３は、プレ画像上に４×４＝１６の領域からなる照射範囲Ｒ０を設定する。ここで、照射範囲Ｒ０内の各領域は、図３に示すようにｘｙ座標系を設定した場合の座標値によりその位置を特定するものとする。
【００２８】
なお、照射範囲Ｒ０の位置および分割数はこれに限定されるものではなく、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように照射範囲Ｒ０を狭くしたり、図４（ｃ）に示すように分割数を２×２としたりしてもよい。なお、照射範囲Ｒ０はユーザによる入力部７からの指示によりあらかじめ設定されたものであってもよく、プレ画像をモニタ６に表示し、表示されたプレ画像をユーザが見ながら設定したものであってもよい。
【００２９】
判定部２４は、プレ画像に設定された照射範囲Ｒ０の各領域において、パターン光照射の有無を判定するための評価値を算出する。具体的には、判定部２４は、領域内の画像に含まれるエッジを微分フィルタ等を用いた演算により検出し、検出したエッジの本数を評価値として用いる。なお、領域内の画像のコントラストを検出し、検出したコントラストを評価値として用いるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、領域内の画像にエッジが少ない場合は評価値は低くなる。また、領域内の画像のコントラストが低い場合も評価値は低くなる。このように領域内の画像の評価値が低い場合は、後述するように３次元形状を計測するための対応点を精度よく求めることができない。このため、判定部２４は、評価値をしきい値Ｔｈ１と比較し、評価値がしきい値Ｔｈ１以下の場合に、その領域についてはパターン光を照射すると判定する。
【００３１】
なお、照射制御部２１は、判定部２４による判定結果に応じたパターンを変換部１２に表示する。例えば、図３に示すように照射範囲Ｒ０が設定されている場合において、（１，１）、（１，２）および（４，４）の位置の領域にパターンを照射すると判定部２４が判定した場合、図５に示すようなパターンを変換部１２に表示する。これにより、光源１１がオンとされると、第１および第２のカメラ２，３により取得される画像上の（１，１）、（１，２）および（４，４）の位置の領域に対応する被写体上の位置にパターン光が照射され、他の領域には何ら光は照射されないこととなる。
【００３２】
計測部２５は、パターン光が照射された被写体を撮影することにより第１および第２のカメラ２，３が取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２に基づいて、被写体の３次元形状を計測する。すなわち、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２上にマッチングウィンドウを設定し、エピポーラ線の情報を用いて、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２上の画素の対応付けを行って対応点を求める。ここで、計測部２５は、第１および第２のカメラ２，３のレンズの光路と撮像面との位置関係を表す内部パラメータ、並びに第１および第２のカメラ２，３の位置関係を表す外部パラメータをＲＯＭ２７Ｃに記憶しており、内部パラメータおよび外部パラメータを参照して画素の対応付けを行って対応点を求める。なお、内部パラメータおよび外部パラメータは、あらかじめカメラキャリブレーションにより求められ、ＲＯＭ２７Ｃに記憶されている。そして、計測部２５は、画素の対応付けが終了すると、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し、算出結果を距離画像としてモニタ６に出力する。
【００３３】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図６は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、全体制御部２７が、３次元形状計測のための撮影の指示がなされているか否かを監視しており（ステップＳＴ１）、ステップＳＴ１が肯定されると、第１のカメラ２がプレ画像を取得し（ステップＳＴ２）、範囲設定部２３がプレ画像に照射範囲Ｒ０を設定する（ステップＳＴ３）。
【００３４】
そして、全体制御部２７が、照射範囲Ｒ０内の領域のうち判定の対象とする領域を最初の領域に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ４）、判定部２４が対象の領域の評価値を算出し（ステップＳＴ５）、評価値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６が肯定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射する旨の指示を行う（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ６が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射しない旨の指示を行う（ステップＳＴ８）。
【００３５】
そして、全体制御部２７がすべての領域について判定を行ったか否かを判定し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ９が否定されると、判定の対象を次の領域に変更し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻る。ステップＳＴ９が肯定されると、照射制御部２１が変換部１２にパターンを表示し（ステップＳＴ１１）、光源１１をオンとする（ステップＳＴ１２）。これにより、判定結果に応じたパターン光が被写体に照射される。
【００３６】
次いで撮影制御部２２が第１および第２のカメラ２，３により撮影を行い（ステップＳＴ１３）、計測部２５が基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画素の対応付けを行って対応点を求め、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し（ステップＳＴ１４）、算出結果である距離画像をモニタ６に表示し（ステップＳＴ１５）、処理を終了する。
【００３７】
このように、第１の実施形態においては、プレ画像上に複数の領域からなる照射範囲Ｒ０を設定し、照射範囲Ｒ０内の領域毎にパターン光照射の有無を判定し、パターン光を照射すると判定された領域にのみパターン光を照射するようにしたため、第１および第２のカメラ２，３の画角の範囲に含まれるコントラストが高い部分や、エッジが多い等の局所的な特徴を有する部分には、パターン光が照射されないようにすることができる。したがって、画角の範囲にコントラストが高かったり、局所的な特徴を有する部分を含む場合であっても、モアレ等を含まない高画質の基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得できるため、対応点を精度良く求めることができ、その結果、被写体の３次元形状を精度よく計測することができる。
【００３８】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態においては、演算部５の構成のみが第１の実施形態と異なるため、ここでは演算部５の構成についてのみ説明する。図７は本発明の第２の実施形態による３次元形状計測装置における演算部の構成を示す図である。図７に示すように第２の実施形態による３次元形状計測装置の演算部５Ａは、照射範囲内の領域毎にプレ画像の輝度を算出する輝度算出部２６を備え、輝度に応じて領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させるようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００３９】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図８および図９は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、全体制御部２７が、３次元形状計測用撮影のための撮影の指示がなされているか否かを監視しており（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ２１が肯定されると、第１のカメラ２がプレ画像を取得し（ステップＳＴ２２）、範囲設定部２３がプレ画像に照射範囲Ｒ０を設定する（ステップＳＴ２３）。
【００４０】
そして、全体制御部２７が、照射範囲Ｒ０内の領域のうち判定の対象とする領域を最初の領域に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ２４）、輝度算出部２６が対象の領域の輝度を算出する（ステップＳＴ２５）。なお、輝度は、例えばプレ画像の全画素における画素値の平均値を用いればよい。そして、判定部２４が、輝度が所定のしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２６）。ステップＳＴ２６が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にあらかじめ設定した最高輝度のパターン光を照射する旨の指示を行い（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ３３の処理に進む。
【００４１】
ステップＳＴ２６が肯定されると、判定部２４は対象の領域に照射する光の輝度を設定する（ステップＳＴ２８）。具体的には、対象の領域の輝度があらかじめ設定した輝度となる光量の光を、その領域に対応する被写体上の領域に照射するように、変換部１２のその領域における透過率を設定する。
【００４２】
次いで、判定部２４が対象の領域の評価値を算出し（ステップＳＴ２９）、評価値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ３０）。ステップＳＴ３０が肯定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射する旨の指示を行う（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３０が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射しない旨の指示を行う（ステップＳＴ３２）。
【００４３】
そして、全体制御部２７がすべての領域について判定を行ったか否かを判定し（ステップＳＴ３３）、ステップＳＴ３３が否定されると、判定の対象を次の領域に変更し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ３４）、ステップＳＴ２５の処理に戻る。ステップＳＴ３３が肯定されると、照射制御部２１が変換部１２にパターンを表示し（ステップＳＴ３５）、光源１１をオンとする（ステップＳＴ３６）。これにより、判定結果に応じたパターン光が被写体に照射される。
【００４４】
図１０は第２の実施形態において変換部１２に表示されるパターンを示す図である。図３に示すように照射範囲Ｒ０が設定されている場合において、（１，１）および（４，４）の位置の領域に最高輝度のパターン光を照射し、（１，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度のパターン光を照射し、（４，３）の領域に最高輝度の光（パターン光ではない）を照射し、（３，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度の光（パターン光ではない）を照射すると判定部２４が判定した場合、図１０に示すようなパターンを変換部１２に表示する。これにより、光源１１をオンとすることにより、第１および第２のカメラ２，３により取得される画像上の（１，１）および（４，４）の位置の領域に対応する被写体上の位置に最高輝度のパターン光が、（１，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度のパターン光が、（４，３）の領域に最高輝度の光が、（３，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度の光がそれぞれ照射され、他の領域には何ら光は照射されないこととなる。
【００４５】
次いで撮影制御部２２が第１および第２のカメラ２，３により撮影を行い（ステップＳＴ３７）、計測部２５が基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画素の対応付けを行って対応点を求め、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し（ステップＳＴ３８）、算出結果である距離画像をモニタ６に表示し（ステップＳＴ３９）、処理を終了する。
【００４６】
このように、第２の実施形態においては、照射範囲Ｒ０内の領域毎にプレ画像の輝度を算出し、輝度に応じて、領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させるようにしたため、輝度が低い領域を明るくすることができる。
【００４７】
また、照射範囲Ｒ０内の複数の領域のうち輝度がしきい値Ｔｈ２未満の領域には、その領域に最高輝度のパターン光を照射するようにしたため、被写体上の暗い部分に対して、煩雑な処理を行うことなく高輝度のパターン光を照射することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る装置１について説明したが、コンピュータを、上記の撮影制御部２２、範囲設定部２３、判定部２４、計測部２５および輝度算出部２６に対応する手段として機能させ、図６，８，９に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態による３次元形状計測装置の外観斜視図
【図２】第１の実施形態における演算部の構成を示す概略ブロック図
【図３】光の照射範囲の設定を説明するための図
【図４】光の照射範囲の設定の他の例を説明するための図
【図５】第１の実施形態において変換部に表示されるパターンを示す図
【図６】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図７】第２の実施形態における演算部の構成を示す図
【図８】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その１）
【図９】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その２）
【図１０】第１の実施形態において変換部に表示されるパターンを示す図
【図１１】画素の対応付けを説明するための図
【符号の説明】
【００５０】
１ ３次元形状計測装置
２，３ カメラ
４ プロジェクタ
５ 演算部
６ モニタ
７ 入力部
１１ 光源
１２ 変換部
２１ 照射制御部
２２ 撮影制御部
２３ 範囲設定部
２４ 判定部
２５ 計測部
２６ 輝度算出部
２７ 全体制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の３次元形状を計測するための計測用画像を取得する３次元形状計測用撮影装置および方法並びに３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にステレオ法またはステレオ３次元画像計測法等と称される距離測定方法は、異なる位置に設けられた少なくとも２台以上のカメラ（１台の基準カメラおよびその他の参照カメラ）を用いて被写体を撮影し、これにより取得された複数の計測用画像（基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像）の間で画素を対応付け、対応付けられた基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差（視差）に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測するものである。
【０００３】
したがって、被写体の表面全体に対応するすべての画素までの距離を測定すれば、被写体の形状や奥行きという３次元形状を計測することが可能となる。なお、１台のカメラのみを使用して異なる位置において撮影を行うことにより複数の画像を取得して、被写体の３次元形状を計測することも可能である。
【０００４】
ここで、ステレオ法においては、図１１に示すように、基準画像Ｇ１上のある点Ｐａに写像される実空間上の点は、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３というように点Ｃからの視線上に複数存在するため、実空間上の点Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ 等の写像である直線（エピポーラ線）上に、点Ｐａに対応する参照画像Ｇ２上の点Ｐａ′が存在することに基づいて画素の対応付けが行われる。なお、図１１において点Ｃは基準カメラの視点、点Ｃ′は参照カメラの視点である。
【０００５】
しかしながら、ステレオ法においては、被写体が人物の顔のように濃淡、形状および色等の局所的な特徴がない場合には、画素の対応付けを行うことにより対応点を求めることができないという問題がある。このような問題を解決するために、被写体にランダムドットパターン、格子状パターン、バーコード状パターン等のパターン光を照射し、パターン光の位置に基づいて対応点を求める手法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、被写体のコントラストを測定し、その測定結果に応じてパターン光を照射するか否かを決定する手法も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−２１２３８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８３７５２号公報
【特許文献３】特開２００２−３００６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に記載された手法は、画角の全範囲に対してパターン光の照射の有無を設定しているため、画角の範囲におけるコントラストが高い部分や、局所的な特徴を有する部分にもパターン光が照射される。このようにコントラストが高い部分あるいは局所的な特徴を有する部分にパターン光が照射されると、取得される画像の高周波成分が多くなる。このため、その部分に対応する画像にモアレが生じる等してしまうことから、対応点の探索を良好に行うことができず、その結果、被写体までの距離を正確に測定できなくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被写体にパターン光を照射することにより取得した画像を用いて、被写体の３次元形状を正確に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による３次元形状計測用撮影装置は、被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段と、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得するとともに、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得するよう、前記撮影手段を制御する撮影制御手段と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する判定手段と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光が照射されるよう、前記照射手段を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
なお、３次元形状計測用撮影装置においては、前記分割された領域毎に前記プレ画像の輝度を算出する輝度算出手段をさらに備えるものとし、
前記照射制御手段を、前記輝度に応じて、前記領域毎に前記被写体に照射される前記光の光量を変化させるよう前記照射手段を制御する手段としてもよい。
【００１１】
この場合、前記照射制御手段を、前記複数の領域のうち前記輝度が所定値以下の領域には、該領域に所定輝度の前記パターン光が照射されるよう前記照射手段を制御する手段としてもよい。
【００１２】
また、本発明による３次元形状計測用撮影装置においては、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像群に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する計測手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１３】
本発明による３次元形状計測用撮影方法は、被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法であって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得し、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定し、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射し、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得し、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測することを特徴とするものである。
【００１４】
なお、本発明による３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、計測用画像群の取得前に被写体のプレ画像が取得され、プレ画像上に複数の領域が設定され、設定された領域毎にパターン光照射の有無が判定され、パターン光を照射すると判定された領域にのみパターン光が照射される。このため、画角の範囲に含まれるコントラストが高い部分や、局所的な特徴を有する部分には、パターン光が照射されないようにすることができる。したがって、画角の範囲にコントラストが高かったり、局所的な特徴を有する部分を含む場合であっても、モアレ等を含まない高画質の計測用画像群を取得できるため、対応点を精度よく求めることができ、その結果、被写体の３次元形状を精度よく計測することができる。
【００１６】
また、分割された領域毎にプレ画像の輝度を算出し、輝度に応じて、領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させることにより、輝度が低い領域を明るくすることができる。
【００１７】
また、複数の領域のうち輝度が所定値以下の領域には、その領域に所定輝度のパターン光を照射することにより、被写体上の暗い部分に対して、煩雑な処理を行うことなく高輝度のパターン光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による３次元形状計測用撮影装置を適用した３次元形状計測装置の外観斜視図である。図１に示すように本実施形態による３次元形状計測装置１は、第１のカメラ２、第２のカメラ３、プロジェクタ４、演算部５、モニタ６および入力部７を備える。
【００１９】
第１および第２のカメラ２，３は、所定間隔を空けかつ所定の輻輳角を持って配置されており、演算部５からの指示に応じて、被写体をそれぞれ異なる位置から撮影することにより、被写体の３次元形状の計測に使用する基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２をそれぞれ取得する。なお、取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２は演算部５に入力されて、被写体の３次元形状の計測に用いられる。なお、第１および第２のカメラ２，３が撮影手段に相当する。
【００２０】
プロジェクタ４は、演算部５からの指示により、格子状ドットパターン等の所定のパターンからなるパターン光を被写体に向けて照射するためのものであり、ＬＥＤ等の光を発する光源１１、光源１１から発せられた光をパターン光に変換する変換部１２を備える。なお、プロジェクタ４が照射手段に相当する。
【００２１】
変換部１２は、光源１１から発せられる光の光路Ｘ０上に配置された液晶フィルタからなり、後述する照射制御部２１から指示されたパターンを表示することにより、光源１１から発せられた光を透過させてパターン光に変換する。なお、パターン光については後述する。
【００２２】
演算部５は、被写体の３次元形状の計測のために必要な演算を行うとともに、第１のカメラ２、第２のカメラ３およびプロジェクタ４の駆動を制御する。
【００２３】
図２は演算部５の構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように演算部５は、プロジェクタ４の駆動を制御する照射制御部２１、第１および第２のカメラ２，３の動作を制御する撮影制御部２２、被写体への光の照射範囲を設定する範囲設定部２３、被写体へのパターン光照射の有無を判定する判定部２４、パターン光が照射された被写体を撮影することにより取得された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて被写体の３次元形状を計測する計測部２５、および演算部５の全体の動作を制御する全体制御部２７を備え、照射制御部２１、撮影制御部２２、範囲設定部２３、判定部２４、計測部２５および全体制御部２７が、モニタ６および入力部７とともにバス２８により接続されている。
【００２４】
全体制御部２７は、ＣＰＵ２７Ａ、作業領域となるＲＡＭ２７Ｂおよび操作／制御プログラムを含む各種情報が記憶されているＲＯＭ２７Ｃからなる。
【００２５】
照射制御部２１は、全体制御部２７からの指示により、光源１１のオン、オフを制御する。また、判定部２４の判定結果に応じて、パターンの変換部１２への表示を制御する。
【００２６】
撮影制御部２２は、入力部７から３次元形状計測の指示がなされている場合、被写体を撮影して基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得する指示を第１および第２のカメラ２，３に対して行う。また、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の取得前に、プレ画像を取得する指示を第１のカメラ２に対して行う。
【００２７】
範囲設定部２３は、プレ画像上にプロジェクタ４から発せられる光を照射する範囲を設定する。図３は光の照射範囲の設定を説明するための図である。図３に示すように範囲設定部２３は、プレ画像上に４×４＝１６の領域からなる照射範囲Ｒ０を設定する。ここで、照射範囲Ｒ０内の各領域は、図３に示すようにｘｙ座標系を設定した場合の座標値によりその位置を特定するものとする。
【００２８】
なお、照射範囲Ｒ０の位置および分割数はこれに限定されるものではなく、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように照射範囲Ｒ０を狭くしたり、図４（ｃ）に示すように分割数を２×２としたりしてもよい。なお、照射範囲Ｒ０はユーザによる入力部７からの指示によりあらかじめ設定されたものであってもよく、プレ画像をモニタ６に表示し、表示されたプレ画像をユーザが見ながら設定したものであってもよい。
【００２９】
判定部２４は、プレ画像に設定された照射範囲Ｒ０の各領域において、パターン光照射の有無を判定するための評価値を算出する。具体的には、判定部２４は、領域内の画像に含まれるエッジを微分フィルタ等を用いた演算により検出し、検出したエッジの本数を評価値として用いる。なお、領域内の画像のコントラストを検出し、検出したコントラストを評価値として用いるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、領域内の画像にエッジが少ない場合は評価値は低くなる。また、領域内の画像のコントラストが低い場合も評価値は低くなる。このように領域内の画像の評価値が低い場合は、後述するように３次元形状を計測するための対応点を精度よく求めることができない。このため、判定部２４は、評価値をしきい値Ｔｈ１と比較し、評価値がしきい値Ｔｈ１以下の場合に、その領域についてはパターン光を照射すると判定する。
【００３１】
なお、照射制御部２１は、判定部２４による判定結果に応じたパターンを変換部１２に表示する。例えば、図３に示すように照射範囲Ｒ０が設定されている場合において、（１，１）、（１，２）および（４，４）の位置の領域にパターンを照射すると判定部２４が判定した場合、図５に示すようなパターンを変換部１２に表示する。これにより、光源１１がオンとされると、第１および第２のカメラ２，３により取得される画像上の（１，１）、（１，２）および（４，４）の位置の領域に対応する被写体上の位置にパターン光が照射され、他の領域には何ら光は照射されないこととなる。
【００３２】
計測部２５は、パターン光が照射された被写体を撮影することにより第１および第２のカメラ２，３が取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２に基づいて、被写体の３次元形状を計測する。すなわち、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２上にマッチングウィンドウを設定し、エピポーラ線の情報を用いて、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２上の画素の対応付けを行って対応点を求める。ここで、計測部２５は、第１および第２のカメラ２，３のレンズの光路と撮像面との位置関係を表す内部パラメータ、並びに第１および第２のカメラ２，３の位置関係を表す外部パラメータをＲＯＭ２７Ｃに記憶しており、内部パラメータおよび外部パラメータを参照して画素の対応付けを行って対応点を求める。なお、内部パラメータおよび外部パラメータは、あらかじめカメラキャリブレーションにより求められ、ＲＯＭ２７Ｃに記憶されている。そして、計測部２５は、画素の対応付けが終了すると、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し、算出結果を距離画像としてモニタ６に出力する。
【００３３】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図６は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、全体制御部２７が、３次元形状計測のための撮影の指示がなされているか否かを監視しており（ステップＳＴ１）、ステップＳＴ１が肯定されると、第１のカメラ２がプレ画像を取得し（ステップＳＴ２）、範囲設定部２３がプレ画像に照射範囲Ｒ０を設定する（ステップＳＴ３）。
【００３４】
そして、全体制御部２７が、照射範囲Ｒ０内の領域のうち判定の対象とする領域を最初の領域に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ４）、判定部２４が対象の領域の評価値を算出し（ステップＳＴ５）、評価値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６が肯定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射する旨の指示を行う（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ６が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射しない旨の指示を行う（ステップＳＴ８）。
【００３５】
そして、全体制御部２７がすべての領域について判定を行ったか否かを判定し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ９が否定されると、判定の対象を次の領域に変更し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ５の処理に戻る。ステップＳＴ９が肯定されると、照射制御部２１が変換部１２にパターンを表示し（ステップＳＴ１１）、光源１１をオンとする（ステップＳＴ１２）。これにより、判定結果に応じたパターン光が被写体に照射される。
【００３６】
次いで撮影制御部２２が第１および第２のカメラ２，３により撮影を行い（ステップＳＴ１３）、計測部２５が基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画素の対応付けを行って対応点を求め、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し（ステップＳＴ１４）、算出結果である距離画像をモニタ６に表示し（ステップＳＴ１５）、処理を終了する。
【００３７】
このように、第１の実施形態においては、プレ画像上に複数の領域からなる照射範囲Ｒ０を設定し、照射範囲Ｒ０内の領域毎にパターン光照射の有無を判定し、パターン光を照射すると判定された領域にのみパターン光を照射するようにしたため、第１および第２のカメラ２，３の画角の範囲に含まれるコントラストが高い部分や、エッジが多い等の局所的な特徴を有する部分には、パターン光が照射されないようにすることができる。したがって、画角の範囲にコントラストが高かったり、局所的な特徴を有する部分を含む場合であっても、モアレ等を含まない高画質の基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得できるため、対応点を精度良く求めることができ、その結果、被写体の３次元形状を精度よく計測することができる。
【００３８】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態においては、演算部５の構成のみが第１の実施形態と異なるため、ここでは演算部５の構成についてのみ説明する。図７は本発明の第２の実施形態による３次元形状計測装置における演算部の構成を示す図である。図７に示すように第２の実施形態による３次元形状計測装置の演算部５Ａは、照射範囲内の領域毎にプレ画像の輝度を算出する輝度算出部２６を備え、輝度に応じて領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させるようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００３９】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図８および図９は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、全体制御部２７が、３次元形状計測用撮影のための撮影の指示がなされているか否かを監視しており（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ２１が肯定されると、第１のカメラ２がプレ画像を取得し（ステップＳＴ２２）、範囲設定部２３がプレ画像に照射範囲Ｒ０を設定する（ステップＳＴ２３）。
【００４０】
そして、全体制御部２７が、照射範囲Ｒ０内の領域のうち判定の対象とする領域を最初の領域に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ２４）、輝度算出部２６が対象の領域の輝度を算出する（ステップＳＴ２５）。なお、輝度は、例えばプレ画像の全画素における画素値の平均値を用いればよい。そして、判定部２４が、輝度が所定のしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２６）。ステップＳＴ２６が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にあらかじめ設定した最高輝度のパターン光を照射する旨の指示を行い（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ３３の処理に進む。
【００４１】
ステップＳＴ２６が肯定されると、判定部２４は対象の領域に照射する光の輝度を設定する（ステップＳＴ２８）。具体的には、対象の領域の輝度があらかじめ設定した輝度となる光量の光を、その領域に対応する被写体上の領域に照射するように、変換部１２のその領域における透過率を設定する。
【００４２】
次いで、判定部２４が対象の領域の評価値を算出し（ステップＳＴ２９）、評価値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ３０）。ステップＳＴ３０が肯定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射する旨の指示を行う（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３０が否定されると、判定部２４は、照射制御部２１にその領域にパターン光を照射しない旨の指示を行う（ステップＳＴ３２）。
【００４３】
そして、全体制御部２７がすべての領域について判定を行ったか否かを判定し（ステップＳＴ３３）、ステップＳＴ３３が否定されると、判定の対象を次の領域に変更し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳＴ３４）、ステップＳＴ２５の処理に戻る。ステップＳＴ３３が肯定されると、照射制御部２１が変換部１２にパターンを表示し（ステップＳＴ３５）、光源１１をオンとする（ステップＳＴ３６）。これにより、判定結果に応じたパターン光が被写体に照射される。
【００４４】
図１０は第２の実施形態において変換部１２に表示されるパターンを示す図である。図３に示すように照射範囲Ｒ０が設定されている場合において、（１，１）および（４，４）の位置の領域に最高輝度のパターン光を照射し、（１，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度のパターン光を照射し、（４，３）の領域に最高輝度の光（パターン光ではない）を照射し、（３，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度の光（パターン光ではない）を照射すると判定部２４が判定した場合、図１０に示すようなパターンを変換部１２に表示する。これにより、光源１１をオンとすることにより、第１および第２のカメラ２，３により取得される画像上の（１，１）および（４，４）の位置の領域に対応する被写体上の位置に最高輝度のパターン光が、（１，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度のパターン光が、（４，３）の領域に最高輝度の光が、（３，２）の領域に最高輝度よりも小さい輝度の光がそれぞれ照射され、他の領域には何ら光は照射されないこととなる。
【００４５】
次いで撮影制御部２２が第１および第２のカメラ２，３により撮影を行い（ステップＳＴ３７）、計測部２５が基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画素の対応付けを行って対応点を求め、対応点に基づいて被写体の３次元形状を算出し（ステップＳＴ３８）、算出結果である距離画像をモニタ６に表示し（ステップＳＴ３９）、処理を終了する。
【００４６】
このように、第２の実施形態においては、照射範囲Ｒ０内の領域毎にプレ画像の輝度を算出し、輝度に応じて、領域毎に被写体に照射される光の光量を変化させるようにしたため、輝度が低い領域を明るくすることができる。
【００４７】
また、照射範囲Ｒ０内の複数の領域のうち輝度がしきい値Ｔｈ２未満の領域には、その領域に最高輝度のパターン光を照射するようにしたため、被写体上の暗い部分に対して、煩雑な処理を行うことなく高輝度のパターン光を照射することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る装置１について説明したが、コンピュータを、上記の撮影制御部２２、範囲設定部２３、判定部２４、計測部２５および輝度算出部２６に対応する手段として機能させ、図６，８，９に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態による３次元形状計測装置の外観斜視図
【図２】第１の実施形態における演算部の構成を示す概略ブロック図
【図３】光の照射範囲の設定を説明するための図
【図４】光の照射範囲の設定の他の例を説明するための図
【図５】第１の実施形態において変換部に表示されるパターンを示す図
【図６】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図７】第２の実施形態における演算部の構成を示す図
【図８】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その１）
【図９】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その２）
【図１０】第１の実施形態において変換部に表示されるパターンを示す図
【図１１】画素の対応付けを説明するための図
【符号の説明】
【００５０】
１ ３次元形状計測装置
２，３ カメラ
４ プロジェクタ
５ 演算部
６ モニタ
７ 入力部
１１ 光源
１２ 変換部
２１ 照射制御部
２２ 撮影制御部
２３ 範囲設定部
２４ 判定部
２５ 計測部
２６ 輝度算出部
２７ 全体制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段と、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得するとともに、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得するよう、前記撮影手段を制御する撮影制御手段と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する判定手段と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光が照射されるよう、前記照射手段を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とする３次元形状計測用撮影装置。
【請求項２】
前記分割された領域毎に前記プレ画像の輝度を算出する輝度算出手段をさらに備え、
前記照射制御手段は、前記輝度に応じて、前記領域毎に前記被写体に照射される前記光の光量を変化させるよう前記照射手段を制御する手段であることを特徴とする請求項１記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項３】
前記照射制御手段は、前記複数の領域のうち前記輝度が所定値以下の領域には、該領域に所定輝度の前記パターン光が照射されるよう前記照射手段を制御する手段であることを特徴とする請求項２記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項４】
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像群に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する計測手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項５】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法であって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得し、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定し、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射し、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得し、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測することを特徴とする３次元形状計測用撮影方法。
【請求項６】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得する手順と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する手順と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射する手順と、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得する手順と、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段と、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得するとともに、前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得するよう、前記撮影手段を制御する撮影制御手段と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する判定手段と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光が照射されるよう、前記照射手段を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とする３次元形状計測用撮影装置。
【請求項２】
前記分割された領域毎に前記プレ画像の輝度を算出する輝度算出手段をさらに備え、
前記照射制御手段は、前記輝度に応じて、前記領域毎に前記被写体に照射される前記光の光量を変化させるよう前記照射手段を制御する手段であることを特徴とする請求項１記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項３】
前記照射制御手段は、前記複数の領域のうち前記輝度が所定値以下の領域には、該領域に所定輝度の前記パターン光が照射されるよう前記照射手段を制御する手段であることを特徴とする請求項２記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項４】
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像群に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する計測手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の３次元形状計測用撮影装置。
【請求項５】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像群を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法であって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得し、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定し、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射し、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得し、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測することを特徴とする３次元形状計測用撮影方法。
【請求項６】
被写体を撮影することにより、該被写体の３次元形状を計測するための複数の計測用画像からなる計測用画像を取得する複数の撮影手段と、
前記撮影手段による画角の範囲内にパターン光を含む光を照射する照射手段とを備えた３次元形状計測用撮影装置における３次元形状計測用撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記計測用画像群の取得前に前記被写体のプレ画像を取得する手順と、
前記プレ画像上に複数の領域を設定し、該領域毎にパターン光照射の有無を判定する手順と、
前記パターン光を照射すると判定された領域にのみ該パターン光を照射する手順と、
前記パターン光が照射された前記被写体の前記計測用画像を取得する手順と、
前記計測用画像に基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−９１４９１（Ｐ２０１０−９１４９１Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３３８５（Ｐ２００８−２６３３８５）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
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